場致發射，也稱為電子場致發射或冷發射，是在電極表面處的外加強電場的作用下，電子從電極表面逸出的現象。這種現象不僅發生在固體表面到真空中，也可以從固體或液體表面、真空、流體或任何絕緣或弱導電絕緣介質中發生。場致發射的電子流密度與電極材料的性質、電場強度和電極表面的光滑度相關。場致發射是真空擊穿和放電這一不良現象的主要來源，同時也有諸如構建高分辨率電子顯微鏡的強電子源或電荷中和器等應用。
介紹
場致發射或冷發射是在電極表面處的外加強電場的作用下，電子從電極表面逸出的現象。這種現象可以發生在固體或液體表面、真空、流體（例如空氣）或任何絕緣或弱導電電介質中。電子從半導體的價帶到導帶的場致促進（齊納效應）也可以看作是場發射的一種形式。場致發射的電子流密度與電極材料的性質、電場強度和電極表面的光滑度相關。場致發射論對真空間隙所以能發生擊穿的解釋是間隙電場能量集中，在電極微觀表面的突出部分發生電子發射或蒸發逸出，撞擊陽極使局部發熱，繼續放出離子或蒸汽，陽離子再撞擊陰極發生二次發射，相互不斷積累，最后導致間隙擊穿。
著名的Fowler-Nordheim場發射電流I表達式為:
I=AE^2e^(-B/E)
式中E為電場強度；A為常數，與發射點的面積有關；B為常數，與電極表面的逸出有關。1920年代后期，場致發射由電子的量子隧穿效應解釋，這是新生的量子力學的成果之一。大塊金屬的場致發射理論由Ralph H. Fowler和Lothar Wolfgang Nordheim提出，而Fowler-Nordheim方程以他們命名，嚴格來說，該方程僅適用于塊狀金屬的場致發射，但通常用來（粗略地）描述其他材料的場致發射。
在小的間隙(<1mm)及短脈沖電壓情況下，可以合理地認為真空間隙擊穿是由場致發射引起的。但在長間隙及連續加壓與長脈沖電壓下，有的學者認為真空的擊穿尚存在其它機理:
(1)陰極引起的擊穿；在強電場下，由于場發射電流的焦耳發熱效應，使陰極表面突出物的溫度升高，當溫度達到臨界點時，突出物熔化產生蒸汽引起擊穿。
(2)陽極引起的擊穿：由于陰極發射的電子束，轟擊陽極使某點發熱產生熔化和蒸汽而發生間隙擊穿。產生陽極引起擊穿的條件與電場提高系數和間隙距離有關。
應用
場致發射的應用包括構建用于高分辨率電子顯微鏡的強電子源或從航天器中釋放感應電荷的電荷中和器。純金屬中的場致發射發生在強電場中，電場強度大小通常高于十億伏特每米，并且強烈依賴于功函數。雖然基于場致發射的電子源有許多應用，但場致發射也是真空擊穿和放電這一不良現象的主要來源，工程師在設計時需采取措施防治這種現象。
參考資料 >