음극

Cathode
갈바닉 셀(예: 배터리)의 구리 음극 다이어그램입니다.양극으로 대전된 양이온이 음극 쪽으로 이동하여 음극에서 양극 전류 i가 흐릅니다.

음극은 기존의 전류가 편광 전기 장치를 떠나는 전극입니다.이 정의는 음극 전류 출발에 니모닉 CCD를 사용하여 호출할 수 있습니다.일반 전류는 양전하가 이동하는 방향을 나타냅니다.전자는 음전하를 띠기 때문에 전자의 움직임은 기존의 전류 흐름과 반대입니다.따라서 니모닉 음극 전류 이탈은 외부회로에서 디바이스 음극으로 전자가 유입되는 것을 의미하기도 한다.

기존 전류가 반대로 장치로 흐르는 전극을 양극이라고 합니다.

전하 흐름

일반 전류는 셀 또는 디바이스 유형 및 작동 모드에 관계없이 셀 또는 디바이스 외부에 있는 음극에서 양극으로 흐릅니다(전자가 반대 방향으로 이동함).

양극에 대한 음극 극성은 장치의 작동 방식에 따라 양 또는 음이 될 수 있습니다.양극으로 대전된 양이온은 항상 음극으로 이동하고 음극으로 대전된 음이온은 양극으로 이동합니다.단, 음극 극성은 디바이스 유형에 따라 다르며 동작 모드에 따라 달라질 수도 있습니다.음극이 음편광(배터리 충전 등)인지 양편광(사용 중인 배터리 등)인지에 관계없이 음극은 전자를 음극으로 끌어들여 양극으로 충전된 양이온을 끌어당깁니다.사용 중인 배터리 또는 갈바닉 셀에는 양극 단자인 캐소드가 있습니다. 왜냐하면 캐소드는 디바이스에서 재래식 전류가 흐르기 때문입니다.이 외부 전류는 전해질에서 양극으로 이동하는 양이온에 의해 내부적으로 전달됩니다(화학 에너지가 이 "업힐" 운동의 원인이 됩니다).외부로 흐르는 양의 전류를 구성하는 전자가 배터리로 이동하여 외부로 계속됩니다.예를 들어 다니엘 갈바닉 셀의 구리 전극은 양극 단자와 음극입니다.충전 중인 전지 또는 전기분해를 하는 전해전지는 음극 단자를 음극으로 하고, 이 음극 단자에서 전하가 배터리/셀로 들어오면 전류가 디바이스에서 나와 외부발전기로 돌아간다.예를 들어 다니엘 갈바닉 셀에서 전류 방향을 반전시키면 구리 전극이 정단자이면서 양극인 전해[1] 셀로 변환됩니다.다이오드에서 음극은 화살표 심볼의 끝부분에 있는 음극 단자이며, 여기서 전류가 디바이스에서 흘러나옵니다.참고: 다이오드의 전극 이름은 항상 정방향 전류('가장 쉽게' 전류가 흐르는' 화살표 방향)에 기초하며, 관심 전류가 역방향 전류인 제너 다이오드나 태양전지 같은 유형에도 적용됩니다.진공관(음극선 튜브 포함)에서는 외부 회로에서 전자가 장치에 들어가 튜브의 근진공으로 이동하는 음극 단자로, 장치에서 흘러나오는 양의 전류를 구성합니다.

어원학

The word was coined in 1834 from the Greek κάθοδος (kathodos), 'descent' or 'way down', by William Whewell, who had been consulted[2] by Michael Faraday over some new names needed to complete a paper on the recently discovered process of electrolysis.이 논문에서 패러데이는 전해전지가 "분해체"(전기질)를 "동서에서 서양으로, 또는 태양이 움직이는 것처럼 보이는 기억력에 도움을 주는" 방향으로 통과하도록 방향을 잡으면, 음극은 전류가 전해질에서 서쪽으로 나가는 곳이라고 설명했다."가타 하향, odos a way, 해가 지는 [3]길"

'밖' 방향을 의미하는 '서쪽'의 사용은 불필요하게 의도적으로 보일 수 있다(실제로는 '밖' → '서쪽' → '아래' 즉, '시야권 밖').앞서 위에서 인용한 첫 번째 참고문헌에서 언급한 바와 같이 패러데이는 "외부"(전류가 나가는 입구)라는 보다 간단한 용어를 사용했다.웨스트 전극(다른 후보들은 "웨스토드", "occiode" 및 "dysiode")을 의미하는 것으로 바꾼 동기는 정확한 성질을 알 수 없었던 전류에 대한 방향 규칙에서 나중에 변경될 수 있는 가능성에 대해 면역이 되도록 하기 위함이었다.그가 이 효과에 대해 언급한 것은 지구의 자기장 방향이었는데, 그것은 그 당시에는 불변하다고 여겨졌다.그는 근본적으로 내부 전류가 지구의 방향과 같은 자기 쌍극자장을 유도하는 위도 국소선 주위의 가상의 자기 전류 루프와 평행하고 같은 방향으로 흐르는 것을 셀에 대한 그의 임의적인 방향이라고 정의했다.이로 인해 내부 전류는 앞에서 설명한 것처럼 동서로 바뀌었지만 나중에 관례가 변경되면 서에서 동으로 바뀌게 되어 더 이상 서극이 '출구'가 되지 않게 되었다.따라서, "외부"는 부적절해졌을 것이고, "서부 전극"을 의미하는 "음극"은 전류가 기초하는 실제 현상의 변하지 않은 방향과 관련하여 올바른 상태를 유지했을 것이고, 그 후 알려지지 않았지만, 그는 자기 참조에 의해 모호하게 정의되었다고 생각했다.돌이켜보면, 이름 변경은 불행한 일이었다, 왜냐하면 그리스 어근만으로는 음극의 기능을 더 이상 드러내지 않을 뿐만 아니라, 우리가 지금 알고 있듯이, "음극" 용어가 기초가 되는 지구의 자기장 방향은 반전될 수 있는 반면, "음극" 용어가 b인 현재의 방향 규약이 있기 때문이다.ased는 미래에 변할 이유가 없습니다.

나중에 전자가 발견된 이후, 기억하기 쉽고 기술적으로 더 오래갈 수 있는 (역사적으로 틀리긴 하지만) 어원이 제안되었다: 음극, 그리스 카토도스로부터, '훨씬 아래', '전자를 위한 세포(또는 다른 장치)로 들어가는 방법'이다.

화학과

화학에서 음극은 환원되는 전기화학 셀의 전극이다.음극은 셀이 전해질 때(셀에 공급되는 전기 에너지가 화학 화합물 분해에 사용되는 경우)와 같이 음이 될 수 있고 셀이 갈바닉일 때(화학 반응이 전기 에너지 생성에 사용되는 경우)와 같이 양일 수 있습니다.음극은 전해질로부터 양전하를 띤 양이온에 전자를 공급합니다(셀이 갈바닉일지라도, 즉 음극이 양전하를 띤 양이온을 밀어낼 것으로 예상됩니다). 이는 양극과 양극에 대해 전해질 용액이 다른 전극 전위 때문입니다.갈바닉 셀의 음극 금속/전극 장치).

전기화학에서 음극 전류는 음극 계면에서 용액 속의 종으로 전자가 흐르는 것을 말합니다.양극 전류는 용해 중인 종에서 양극으로 전자가 흐르는 것입니다.

전해조

전해 셀에서 음극은 셀을 구동하기 위해 음극성이 적용되는 곳입니다.음극에서의 일반적인 환원 결과는 수소 가스 또는 금속 이온의 순수 금속입니다.두 산화환원제의 상대적 환원력에 대해 설명할 때, 보다 환원성이 높은 종을 생성하기 위한 커플은 보다 쉽게 환원되는 시약에 대해 보다 "음극적"이라고 한다.

갈바닉 전지

갈바닉 셀에서 음극은 양극이 연결되어 회로가 완성됩니다. 갈바닉 셀의 양극이 전자를 방출함에 따라 음극을 통해 회로에서 셀로 돌아갑니다.

전기 도금 금속 음극(전기 분해)

금속 이온이 이온 용액에서 환원되면, 그들은 음극 위에 순수한 금속 표면을 형성합니다.전해액 중 음극에 순금속을 도금하는 것을 부착하여 음극의 일부가 된다.

전자제품에서

진공관

무선 송신기의 1kW 파워 4극관의 직접 가열된 음극에서 빛을 발합니다.음극 필라멘트가 직접 보이지 않음

진공관 또는 전자진공시스템에서 음극은 진공공간에 자유전자를 방출하는 금속표면이다.전자는 금속 원자의 양의 핵에 끌리기 때문에, 보통 금속 안에 머물며 전자를 남기기 위해 에너지가 필요합니다; 이것은 [4]금속의 작용 함수라고 불립니다.음극은 다음과 같은 [4]여러 메커니즘에 의해 전자를 방출하도록 유도됩니다.

  • 열전자 방출:음극은 가열할 수 있다.금속 원자의 증가된 열 운동은 열전자 방출이라고 불리는 효과인 표면에서 전자를 "알려낸다".이 기술은 대부분의 진공 튜브에 사용됩니다.
  • 전계 전자 방출:음극 근방에 고전압의 전극을 배치함으로써 표면에 강한 전계를 인가할 수 있다.양극으로 대전된 전극이 전자를 끌어당겨 일부 전자가 음극 [4]표면에서 빠져나갑니다.이 과정은 일부 [5][6][7]전자현미경의 냉음극과 마이크로일렉트로닉스 [6]제조에 사용됩니다.
  • 2차 배출:전자, 원자 또는 분자가 충분한 에너지로 음극의 표면에 충돌하면 표면에서 전자를 떨어뜨릴 수 있습니다.이 전자들을 2차 전자라고 합니다.이 메커니즘은 네온 램프와 같은 가스 방전 램프에 사용됩니다.
  • 광전 방출:또한 역치 주파수보다 큰 주파수의 빛이 특정 금속의 전극에 떨어지면 전자가 방출될 수 있다.이 효과는 광전 방출이라고 불리며, 생성된 전자는 [4]광전자라고 불립니다.이 효과는 광튜브 및 영상 증강 튜브에 사용됩니다.

캐소드는 두 가지 유형으로 나눌 수 있습니다.

열음극

주요 기사:열음극
ECC83 듀얼 3극관 내 2개의 간접 가열식 음극(주황색 히터 스트립)
간접 가열된 음극(주황색 튜브)이 있는 3극 진공 튜브의 컷어웨이 뷰(내부 히터 소자 표시)
진공관 회로 다이어그램에 사용된 개략도 기호(음극 표시)

열음극은 열전자 [4][8]방출에 의해 전자를 생성하기 위해 필라멘트로 가열되는 음극이다.필라멘트는 전류를 통과시켜 붉게 달궈진 텅스텐과 같은 내화 금속의 가는 와이어입니다.1960년대 트랜지스터가 등장하기 전에는 거의 모든 전자기기가 열음극 진공관을 사용했다.오늘날 뜨거운 음극은 무선 송신기와 전자레인지의 진공관에서 사용되며, 구형 브라운관(CRT) 유형의 텔레비전과 컴퓨터 모니터, X선 발생기, 전자 현미경 및 형광관에서 전자 빔을 생성하기 위해 사용됩니다.

핫 [4]캐소드에는 두 가지 유형이 있습니다.

  • 직접 가열식 음극:이 유형에서는 필라멘트 자체가 음극이며 전자를 직접 방출합니다.첫 번째 진공관에는 직접 가열된 음극이 사용되었지만, 오늘날에는 형광관, 일부 대형 투과 진공관 및 모든 X선 튜브에만 사용됩니다.
  • 간접 가열 음극:이 유형에서 필라멘트는 음극이 아니라 전자를 방출하는 음극에 열을 가합니다.오늘날 대부분의 장치에서는 간접 가열식 캐소드가 사용됩니다.예를 들어 대부분의 진공관에서 음극은 내부에 필라멘트가 있는 니켈관이며 필라멘트의 열로 인해 튜브의 외부 표면이 [8]전자를 방출합니다.간접 가열된 음극의 필라멘트는 보통 히터라고 불립니다.간접 가열된 캐소드를 사용하는 주된 이유는 필라멘트를 가로지르는 전위로부터 진공관의 나머지 부분을 분리하기 위해서입니다.많은 진공관은 필라멘트를 가열하기 위해 교류 전류를 사용합니다.필라멘트 자체가 음극이었던 튜브에서는 필라멘트 표면으로부터의 교류 전계가 전자의 이동에 영향을 미쳐 튜브 출력에 Hum을 도입합니다.또한 전자 장치의 모든 튜브에 있는 필라멘트를 함께 묶어 동일한 전류 소스에서 공급할 수 있습니다. 가열되는 음극은 전위가 다를 수 있습니다.

전자 방출을 개선하기 위해 음극은 일반적으로 작업 기능이 낮은 금속 화합물인 화학 물질로 처리됩니다.처리된 음극은 동일한 음극 전류를 공급하기 위해 더 적은 표면적, 더 낮은 온도 및 더 적은 전력을 필요로 합니다.()[4][9][10]이 2m이 있으므로 오직 425–600°C까지(~800–1100 화씨 온도)가열할 수 있는 처리되지 않은 텅스텐 필라멘트 초기 튜브에 사용되(라고 불리는" 밝은 기여")1400°C(~2500 °F), white-hot에 현대적인 피복을 캐소드는 주어진 온도에서 훨씬 더 많은 전자를 생산해 사용하기 위해 충분한 열 전자 방출을 생산하기 위해 가열될 것ain형처리된 캐소드의 [4][8]s:

네온 램프의 냉음극(왼쪽 전극)
  • 코팅 음극 – 이러한 음극은 알칼리 금속 산화물(종종 바륨 및 산화 스트론튬) 코팅으로 덮여 있습니다.이들은 저전력 튜브에 사용됩니다.
  • 토륨화 텅스텐 – 고출력 튜브에서는 이온 충격으로 코팅된 음극의 코팅이 파괴될 수 있습니다.이들 튜브에는 소량의 토륨을 함유한 텅스텐 필라멘트로 이루어진 직접 가열 캐소드가 사용된다.음극의 작업 기능을 감소시키는 표면의 토륨 층은 [11]금속 내부에서 토륨이 확산되면서 지속적으로 보충됩니다.

냉음극

주요 기사: 냉음극

이것은 필라멘트로 가열되지 않는 음극입니다.전기전자 방출에 의해 전자를 방출하고 2차 방출에 의해 가스가 채워진 튜브에서 전자를 방출할 수 있습니다.예를 들어 네온 라이트의 전극, 노트북의 백라이트로 사용되는 냉음극 형광등(CCFL), 티라트론 튜브 및 크룩스 튜브 등이 있습니다.반드시 실온에서 작동하는 것은 아닙니다. 일부 장치에서는 음극이 음극을 통과하는 전자 전류에 의해 열전자 방출이 발생하는 온도로 가열됩니다.예를 들어 일부 형광 튜브에서는 전극에 순간적인 고전압이 인가되어 튜브를 통해 전류를 시작합니다. 시동 후 전극은 전자를 계속 방출하여 방전을 유지할 수 있을 정도로 충분히 가열됩니다.

냉음극은 광전 방출에 의해 전자를 방출할 수도 있다.이것들은 종종 광전극이라고 불리며, 과학 기구에 사용되는 포토 튜브와 야간 시력 고글에 사용되는 이미지 강화 튜브에 사용됩니다.

다이오드

Diode symbol.svg

반도체 다이오드에서 음극은 도핑에 의한 자유전자의 고밀도 및 열전리된 도판트인 고정정전하의 고밀도 PN접점의 N도프층이다.양극에서는 그 반대가 적용됩니다.이것은 고밀도의 자유 "구멍"을 특징으로 하며, 결과적으로 전자를 포획한 고정된 음의 도판트를 특징으로 합니다(따라서 구멍의 기원).

P 도프층과 N 도프층이 서로 인접해 형성될 때, 확산은 전자가 고밀도 영역에서 저밀도 영역으로 흐르도록 보장합니다.즉, N측에서 P측으로 이동합니다.양전하를 띤 고정된 도판트를 접점 근처에 남겨둔다.마찬가지로, 구멍은 P에서 N으로 확산되어 접합부 근처에 고정된 음이온 도판트를 남긴다.이러한 고정된 양전하와 음전하의 층은 자유 전자와 구멍이 고갈되기 때문에 총칭하여 고갈층이라고 불립니다.접합부의 고갈층은 다이오드의 정류 특성 원점에 있습니다.이는 내부 자기장과 그에 상응하는 전위장벽으로 인해 내부 고갈층 자기장이 증가하는 역적용 바이어스 전류흐름이 억제되기 때문입니다.반대로, 그들은 적용된 편견이 내장된 잠재적 장벽을 감소시키는 전방적 편향을 허용한다.

음극에서 P 도프층, 즉 양극으로 확산되는 전자는 소위 "소수 캐리어"라고 불리며, p형 소수 캐리어 수명인 물질의 시간적 특성에 따라 다수의 캐리어와 재결합하는 경향이 있다.마찬가지로 N 도프층으로 확산되는 구멍은 소수 운반체가 되어 전자와 재결합하는 경향이 있다.평형상태에서는 바이어스가 적용되지 않는 상태에서 열적으로 보조되는 전자와 홀이 공핍층을 가로질러 음극에서 양극으로 흘러 재결합하고, 양극에서 음극으로 흘러 재결합하여 0의 순전류를 확보한다.

일반적인 다이오드와 마찬가지로 제너 다이오드에는 고정 양극과 캐소드가 있지만 파괴 전압 또는 "제너 전압"을 초과하면 역방향(전자가 양극에서 캐소드로 흐름)으로 전류를 흐르게 됩니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ [1] 2011년 6월 4일 Wayback Machine에서 아카이브된 다니엘 셀은 기술적으로 전해 셀을 생성할 수 있습니다.
  2. ^ Ross, S (1 November 1961). "Faraday consults the scholars: the origins of the terms of electrochemistry". Notes and Records of the Royal Society of London. 16 (2): 187–220. doi:10.1098/rsnr.1961.0038. S2CID 145600326.
  3. ^ Faraday, Michael (1849). Experimental Researches In Electricity. Vol. 1. London: The University of London.
  4. ^ a b c d e f g h Avadhanulu, M.N.; P.G. Kshirsagar (1992). A Textbook Of Engineering Physics For B.E., B.Sc. S. Chand. pp. 345–348. ISBN 978-8121908177. Archived from the original on 2 January 2014.
  5. ^ "Field emission". Encyclopædia Britannica online. Encyclopædia Britannica, Inc. 2014. Archived from the original on 2 December 2013. Retrieved 15 March 2014.
  6. ^ a b Poole, Charles P. Jr. (2004). Encyclopedic Dictionary of Condensed Matter Physics, Vol. 1. Academic Press. p. 468. ISBN 978-0080545233. Archived from the original on 24 December 2017.
  7. ^ Flesch, Peter G. (2007). Light and Light Sources: High-Intensity Discharge Lamps. Springer. pp. 102–103. ISBN 978-3540326854. Archived from the original on 24 December 2017.
  8. ^ a b c Ferris, Clifford "전자관 기초" in
  9. ^ Poole, Ian (2012). "Vacuum tube electrodes". Vacuum Tube Theory Basics Tutorial. Radio-Electronics.com, Adrio Communications. Archived from the original on 4 November 2013. Retrieved 3 October 2013.
  10. ^ Jones, Martin Hartley (1995). A Practical Introduction to Electronic Circuits. UK: Cambridge Univ. Press. p. 49. ISBN 978-0521478793. Archived from the original on 2 January 2014.
  11. ^ Sisodia, M. L. (2006). Microwave Active Devices Vacuum and Solid State. New Age International. p. 2.5. ISBN 978-8122414479. Archived from the original on 2 January 2014.

외부 링크