Travail de sortie

Un article de Wikipédia, l'encyclopédie libre.

Vous avez de nouveaux messages (diff^?).

Le travail de sortie est l'énergie minimum, mesurée en électron-volts, nécessaire pour arracher un électron depuis le niveau de Fermi d'un métal jusqu'à un point situé à l'infini en-dehors du métal. Le travail de sortie est approximativement la moitié de l'énergie d'ionisation d'un atome libre du même métal.

[modifier] Travail de sortie photoélectrique

Le travail de sortie est l'énergie minimum que l'on doit apporter à un électron pour l'arracher de la surface d'un métal donné. L'effet photoélectrique consiste en une émission photoélectrique qui se produit lorsqu'un photon doté d'une énergie supérieure au travail de sortie arrive sur le métal. La différence entre l'énergie du photon incident et le travail de sortie est donnée à l'électron sous forme d'énergie cinétique.

Le travail de sortie photoélectrique est :

φ = h.f₀,

où h est la constante de Planck et f₀ est la fréquence minimum du photon à partir de laquelle l'émission photoélectrique se produit.

[modifier] Travail de sortie thermoïonique

Le travail de sortie est également un concept important dans la théorie de l'émission thermoïonique. Dans ce cas, l'énergie communiquée à l'électron provient d'un échange thermique au lieu d'une interaction avec un photon. Prenons l'exemple d'un électron extrait d'un filament chauffé et porté à un potentiel négatif dans un tube à vide. On appelle alors parfois le travail de sortie "travail de sortie thermoïonique". Le tungstène est un métal très très employé dans la technologie des tubes à vide à cause de son faible travail de sortie de l'ordre de 4,5 eV approximativement.

Le travail de sortie dépend de l'orientation du cristal. Il sera généralement plus faible pour les métaux dont le réseau cristallin est ouvert et plus élevé pour les métaux dans lesquels les atomes sont assemblés de façon compacte. Les valeurs pratiques des travaux de sortie se trouvent, gros, dans la gamme 1.5–6 V. Elles peuvent être plus élevée pour les cristaux très denses.

[modifier] Exemple

Par exemple, le Césium a une énergie d'ionisation de 3,9 eV et un travail de sortie de 1,9 eV.

$W = -E_{tot}(N+1) + \{E_{tot}(N) + V(\infty) \} = - {\partial E_{tot} \over {\partial N} } + V(\infty) = - \mu + V(\infty)$

$E_{tot}(N+1) - E_{tot}(N) = {\partial E_{tot} \over {\partial N} } = \mu$

$\epsilon_F = \, \mu$

où V est le niveau du vide et F le niveau de Fermi.

[modifier] Applications

En électronique le travail de sortie est une grandeur importante pour la conception des jonctions métal-semi-conducteur des diodes Schottky et dans la conception des tubes électroniques.