Giáo trình linh kiện điện tử

Phương pháp khảo sát này căn cứ trên định luật bảo toàn lượng. Để dễ hiểu, ta xét thí dụ sau đây:

Một diode lý tưởng gồm hai mặt phẳng song song bằng kim loại cách nhau 5 Cm. Anod A có hiệu điện thế là –10V so với Catod K. Một điện tử rời Catod K với năng lượng ban đầu E_c=2eV. Tính khoảng cách tối đa mà điện tử có thể rời Catod.

Giả sử, điện tử di chuyển tới điểm M có hoành độ là x. Điện thế tại điểm M sẽ tỉ lệ với hoành độ x vì điện trường giữa Anod và Catod đều.

Điện thế tại một điểm có hoành độ x là:

Khi x=0, (tại Catod) $\Rightarrow V=0\Rightarrow \beta =0$

Nên

Tại x=5 Cm (tại Anod A) thì V=-10volt

Vậy V=-2x (volt) với x tính bằng Cm

Suy ra thế năng tại điểm M là:

$U=\text{QV}\text{=+}2\text{.}e\text{.}x(\text{Joule})$với e là điện tích của điện tử.

Ta có thể viết $U=2\text{.}x(\text{eV})$

Năng lượng toàn phần tại điểm M là:

Năng lượng này không thay đổi. Trên đồ thị, T được biểu diễn bằng đường thẳng song song với trục x.

Tại điểm M (x=x₀) ta có:

T-U=0

Mà T=+E_c (năng lượng ban đầu)

T=2.e.V

Vậy, U=2.x₀ (eV)

=> 2-2.x₀=0 => x₀=1Cm

Về phương diện năng lượng, ta có thể nói rằng với năng lượng toàn phần có sẵn T, điện tử không thể vượt qua rào thế năng U để vào phần có gạch chéo.

Ta thấy rằng nếu biết năng lượng toàn phần của hạt điện và sự phân bố thế năng trong môi trường hạt điện, ta có thể xác định được đường di chuyển của hạt điện.

Phần sau đây, ta áp dụng phương pháp trên để khảo sát sự chuyển động của điện tử trong kim loại.