Уолтер Х. Шоттки

Уолтер Х. Шоттки
Родившийся	23 июля 1886 г. (1886-07-23) Цюрих , Швейцария
Умер	4 марта 1976 г. (89 лет) (1976-03-05) Претцфельд , Западная Германия
Национальность	Немецкий
Альма-матер	Берлинский университет
Известен	Эффект Шоттки Барьер Шоттки Дефект Шоттки Аномалия Шоттки Экран-сетка вакуумная трубка Ленточный микрофон Ленточный громкоговоритель Теория автоэлектронной эмиссии Дробовой шум
Награды	Медаль Хьюза (1936) Кольцо Вернера фон Сименса (1964)
Научная карьера
Поля	Физик
Учреждения	Йенский университет Вюрцбургский университет Ростокский университет Исследовательские лаборатории Сименс
Тезис	Zur relativtheoretischen Energetik und Dynamik (1912)
Докторант	Макс Планк Генрих Рубенс
Известные студенты	Вернер Хартманн

Walter Hans Шоттки (23 июля 1886 - 4 марта 1976) был немецкий физик , который играл главную раннюю роль в развитии теории электрона и явления ионной эмиссии, ^[1] изобрел трафаретная сетка вакуумной трубки в 1915 году во время работы в компании Siemens , ^[2] изобрел ленточный микрофон и ленточный громкоговоритель вместе с доктором Эрвином Герлахом в 1924 году ^[3], а позже внес значительный вклад в области полупроводниковых устройств, технической физики и технологий.

Ранняя жизнь [ править ]

Отцом Шоттки был математик Фридрих Герман Шоттки (1851–1935). У Шоттки была сестра и брат. Его отец был назначен профессором математики в Цюрихском университете в 1882 году, а Шоттки родился четыре года спустя. Затем семья вернулась в Германию в 1892 году, где его отец устроился на прием в Марбургский университет . ^{[ необходима цитата ]}

Шоттки окончил Steglitz гимназии в Берлине в 1904 году он завершил свою степень бакалавра в области физики , в университете Берлина в 1908 году, и он закончил свою докторскую степень в области физики на университете Гумбольдта в Берлине в 1912 году, учился Макса Планка и Генриха Рубенса , защитив диссертацию на тему: Zur relativtheoretischen Energetik und Dynamik .

Карьера [ править ]

Докторантский период Шоттки прошел в Йенском университете (1912–14). Затем он читал лекции в Вюрцбургском университете (1919–23). Он стал профессором теоретической физики в Ростокском университете (1923–27). В течение двух значительных периодов времени Шоттки работал в исследовательских лабораториях Сименса (1914–19 и 1927–58).

Изобретения [ править ]

В 1924 году Шоттки вместе с Эрвином Герлахом изобрел ленточный микрофон . Идея заключалась в том, что очень тонкая лента, подвешенная в магнитном поле, могла генерировать электрические сигналы. Это привело к изобретению ленточного громкоговорителя с использованием его в обратном порядке, но это было не практично, пока в конце 1930-х годов не стали доступны постоянные магниты с сильным магнитным потоком . ^[3]

Основные научные достижения [ править ]

Возможно, оглядываясь назад, можно сказать, что наиболее важным научным достижением Шоттки было создание (в 1914 году) известной классической формулы, которая теперь написана

${\displaystyle E_{\rm {int}}(x)=-{\frac {q^{2}}{16\pi \epsilon _{0}{x}}}}$.

Это вычисляет энергию взаимодействия между точечным зарядом q и плоской металлической поверхностью, когда заряд находится на расстоянии x от поверхности. Благодаря способу получения это взаимодействие называется «потенциальной энергией изображения» (image PE). Шоттки основывал свою работу на более ранней работе лорда Кельвина, касающейся изображения PE для сферы. Изображение Шоттки PE стал стандартным компонентом в простых моделях барьера движения, M ( x ), который испытывает электрон при приближении к металлической поверхности или границе раздела металл- полупроводник изнутри. (Это M ( x) - величина, которая появляется, когда одномерное одночастичное уравнение Шредингера записывается в виде

${\displaystyle {\frac {d^{2}}{dx^{2}}}\Psi (x)={\frac {2m}{\hbar ^{2}}}M(x)\Psi (x).}$

Здесь, как постоянная Планка делится на 2л, и т является масса электрона .)${\displaystyle \hbar }$

Изображение PE обычно объединяется с терминами, относящимися к приложенному электрическому полю F и высоте h (в отсутствие какого-либо поля) барьера. Это приводит к следующему выражению для зависимости энергии барьера от расстояния x , измеренного от «электрической поверхности» металла до вакуума или полупроводника :

${\displaystyle M(x)=\;h-eFx-e^{2}/4\pi \epsilon _{0}\epsilon _{r}x\;.}$

Здесь e - элементарный положительный заряд , ε ₀ - электрическая постоянная, а ε _r - относительная диэлектрическая проницаемость второй среды (= 1 для вакуума ). В случае перехода металл – полупроводник это называется барьером Шоттки ; в случае границы металл-вакуум его иногда называют барьером Шоттки – Нордхейма . Во многих случаях h следует принимать равным локальной работе выхода φ .

Этот барьер Шоттки – Нордхейма ( барьер SN) сыграл важную роль в теориях термоэлектронной эмиссии и автоэлектронной эмиссии . Приложение поля вызывает снижение барьера и, таким образом, увеличивает ток эмиссии при термоэлектронной эмиссии . Это называется « эффектом Шоттки », а результирующий режим излучения - « эмиссией Шоттки ».

В 1923 году Шоттки предположил (ошибочно), что экспериментальное явление, которое тогда называлось автоэлектронной эмиссией, а теперь называется полевой электронной эмиссией, возникает, когда барьер опускается до нуля. Фактически, эффект обусловлен волново-механическим туннелированием , как показали Фаулер и Нордхейм в 1928 году. Но теперь барьер сверхновой стал стандартной моделью туннельного барьера.

Позже, в контексте полупроводниковых устройств , было высказано предположение, что аналогичный барьер должен существовать на стыке металла и полупроводника. Такие барьеры теперь широко известны как барьеры Шоттки , и к переносу электронов через них применяются соображения, аналогичные старым соображениям о том, как электроны испускаются из металла в вакуум. (В принципе, существует несколько режимов излучения для разных комбинаций поля и температуры. Различные режимы управляются разными приближенными формулами.)

Когда все поведение таких интерфейсов исследуется, обнаруживается, что они могут действовать (асимметрично) как особый вид электронного диода, который теперь называется диодом Шоттки . В этом контексте переход металл-полупроводник известен как « контакт Шоттки (выпрямляющий) ».

Вклад Шоттки в науку о поверхности / эмиссионную электронику и в теорию полупроводниковых устройств теперь составляет значительную и всеобъемлющую часть фона для этих предметов. Можно было бы возразить, что - возможно, потому, что они относятся к области технической физики - они не так широко признаны, как следовало бы.

Награды [ править ]

Он был награжден Королевским обществом «s Хьюз медаль в 1936 году за открытие эффекта Шрот (спонтанных изменений тока в высоковакуумных газоразрядных трубок, называемых им„эффект Шрот“: буквально,„малый выстрел эффект“) в термоэлектронной излучение и изобретение им экранно-сеточного тетрода и супергетеродинного метода приема беспроводных сигналов.

В 1964 году он получил Кольцо Вернера фон Сименса за его новаторскую работу по физическому пониманию многих явлений, которые привели к появлению многих важных технических устройств, в том числе ламповых усилителей и полупроводников .

Противоречие [ править ]

Изобретение супергетеродина обычно приписывают Эдвину Армстронгу . Однако Шоттки опубликовал статью в Proceedings of the IEEE, которая может указывать на то, что он изобрел и запатентовал нечто подобное в Германии в 1918 году. ^[4] Француз Люсьен Леви подал иск раньше, чем Армстронг или Шоттки, и в конечном итоге его патент был признан в США и Германии. ^[5]

• 1939: первая p – n-перемычка

Наследие [ править ]

Вальтер Шоттки Институт для полупроводниковых исследований и Вальтер Шоттки премии были названы в честь него.

Книги, написанные Шоттки [ править ]

• Thermodynamik , Юлиус Шпрингер, Берлин, Германия, 1929 г.
• Physik der Glühelektroden , Akademische Verlagsgesellschaft, Лейпциг, 1928.

См. Также [ править ]

• Дефект Шоттки
• Эффект Шоттки

Ссылки [ править ]

Внешние ссылки [ править ]

• Уолтер Шоттки
• Биография Уолтера Х. Шоттки
• Институт Уолтера Шоттки
• Вальтер Х. Шоттки в каталоге Немецкой национальной библиотеки
• Рейнхард В. Серчингер: Вальтер Шоттки - Atomtheoretiker und Elektrotechniker. Sein Leben und Werk bis ins Jahr 1941. Diepholz; Штутгарт; Берлин: GNT-Verlag, 2008.
• Математическая генеалогия Шоттки