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什么是电子发射?
电子发射定义为电子从物质的任何表面释放出来。任何一块金属块都含有大量的自由电子。即使在室温下，也有大量的自由电子在金属晶体内随机移动。虽然自由电子在金属晶体内从一个原子随意移动到另一个原子，但它们不能离开金属表面引发电子发射。
这是因为自由电子到达金属块的极端边界时，会被金属块后面的正电核拉回。金属块内部的自由电子会被四面的正核所吸引。所以它们可以在金属块内任意方向自由移动。
在到达金属块的极端表面时，自由电子在前面没有得到任何带正电的原子核，但是它们会受到金属块内部它们后面的原子核的吸引力。所以，要离开金属表面，电子必须穿过正原子核提供的势垒。这种阻止自由电子从金属表面释放出来的势垒称为表面势垒。当给予自由电子足够的外部能量时，它可以穿过表面势垒，从金属表面释放出来。
自由电子具有一定的动能。但动能不足以克服表面势垒。一个电子克服任何金属的表面势垒所需要的额外能量被称为功函数。
假设一个自由电子需要5ev (电子伏特)以克服金属表面的阻挡层。如果电子先前有1ev的动能，那么功函数所需要的额外能量是5 - 1 = 4ev。
电子发射从金属表面取决于金属的工作功能。工作功能可能因金属而异。这是金属的典型特性。功函数越小，电子发射效率越高，因为在这种情况下，金属表面自由电子发射所需的额外能量就越小。因此，用于电子发射的金属应是低功函数的，这取决于自由电子在发射过程中观察到的能量的性质，电子发射可以分为不同的类型。常用的电子发射主要有四种类型。
电子发射的类型
电子发射的类型包括:
下面将对每一种电子发射进行说明。
热电子发射
当金属被充分加热时，金属极端表面的自由电子获得足够的能量从金属中释放出来。这种发射称为热离子发射。热电子发射的强度取决于用于发射的金属以及金属的温度。这种发射主要用于真空管器件。
场致发射
场致发射(或场电子发射)定义为电场引起的电子发射。强大的外部电场靠近发射极表面会影响电子的发射。在金属的极端表面的自由电子不能逃离表面，由于回拉从发射体的正核。这个对自由电子的反向拉力在电子上造成一个势垒。
电子必须克服这个势垒才能从发射体表面发射出去。在更详细的情况下，我们可以说，一个在发射体内部的自由电子由于其周围正核的存在而从四面八方感受到改变力。但是在发射体表面的极端边缘，自由电子只感受到来自它后面的原子核的交替力。因为在自由电子的前方没有原子核吸引它向外运动。
由于这种静电改变力对自由电子，它必须获得足够的动能克服这种自由，以便从发射体表面逃逸。换句话说，电子会在发射体表面产生一个势垒。这种势垒也称为表面势垒。自由电子必须克服这个表面势垒才能被发射。
但当一个足够高的正电荷放置在发射体表面时，由于所产生的电场的强静电力，自由电子可以获得足够的能量克服表面势垒，从发射体表面发射。由于这种类型的电子发射是由空间中存在的电场引起的，所以称之为场发射。
当我们把一个金属表面放在导体对于高正电位的，相对于金属表面的电位，强电场对自由电子施加一个力。当作用于自由电子的力足够强时，自由电子就会克服抑制力(即表面势垒)，从金属表面出来。
在发射过程中，需要在空间中产生一个非常强的电场。一百万伏特每厘米是电场的电压梯度。在场发射过程中，发射器可能不需要任何额外的加热场致发射这就是为什么这个过程也被称为冷阴极发射。
光电发射
光是光子的流动。每个光子都有能量。光子的能量取决于光线的频率或波长。在撞击金属表面时，一些光子将它们的能量转移给自由电子。因此，自由电子可以获得足够的能量来克服表面势垒并开始电子发射。的强度光电发射取决于坠落光的强度。
二次电子发射
当一束高速电子撞击金属表面时，高速撞击电子的动能转移到金属表面的自由电子。因此，自由电子可以获得足够的动能来克服表面势垒并开始电子发射。这种类型的发射被称为二次电子发射。二次发射在电子束管中是不希望的速调管的管子,因此抑制二次排放。
