A emissão termiônica ocorre quando a energia térmica excede a função de trabalho do metal , enquanto a emissão eletrônica de campo ocorre quando o campo elétrico na superfície do metal é alto o suficiente para causar o tunelamento , o que resulta na ejeção de elétrons livres do metal no vácuo. Eletrodos com aquecimento externo são freqüentemente usados para gerar uma nuvem de elétronscomo no filamento ou indiretamente aquecido cátodo de tubos de vácuo .
Os eletrodos frios também podem produzir espontaneamente nuvens de elétrons via emissão termiônica quando pequenas regiões incandescentes (chamadas de pontos catódicos ou ânodos ) são formadas. Estas são regiões incandescentes da superfície do eletrodo que são criadas por uma alta corrente localizada. Estas regiões podem ser iniciadas por emissão de elétrons de campo , mas são então sustentadas por emissão termiônica localizada quando um arco de vácuo se forma.
Estas pequenas regiões emissoras de electrões podem formar-se de forma bastante rápida, mesmo explosiva, numa superfície metálica submetida a um elevado campo eléctrico. Tubos a vácuoe sprytrons são alguns dos dispositivos eletrônicos de comutação e amplificação baseados na condutividade a vácuo.
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