Ideea constructiei unui convertizor termoionic a aparut din urmaririea modului de functionare a unei diode termoelectrice. Caracteristicile volt-ampermetrice ale diodei si punctul lor de functionare determina puterea pe rezistenta de sarcina R (fig.1).
embed Paint.Picture
Fig.1 Caracteristica volt-ampermetrica de functionare a unei diode. Este evidenta cresterea puterii cand se trece de la diodele pe dreapta la diodele pe stanga.
Puterea pe rezistenta de sarcina P=RIČ=VI este proportionala cu aria dreptunghiului (hasurat) in figura 1 (curba "a"), iar randamentul transformarii este dat de raportul dintre puterea pe rezistenta de sarcina (puterea utila = VI) si puterea consumata pentru incalzirea termocatodului. Urmarind figura 1 se poate observa ca puterea utila a unei diode termoelelctrice si randamentul sunt cu atat mai mari cu cat caracteristica volt-ampermetrica este deplasata mai spre stanga si are o panta cat mai mare. Se zice ca se trece de la diodele "pe dreapta" la diodele "pe stanga" (adica se trece de la diodele a caror caracteristica volt-ampermetrica este data in figura 1 de curba "a" la diodele a caror caracteristica este data in figura 1 de curba "c"), lucru posibil prin micsorarea lucrului de extractie al anodului, prin micsorarea distantei catod-anod si prin compresia partiala sau totala a sarcinii spatiale electronice din fata catodului.
Convertizorul termoionic este un "motor termic" format dintr-o incinta vidata sau umpluta cu gaz sau plasma ce contine termocatod (emitatorul de electroni) si un anod (colectorul de electroni). Functionarea convertizorului se face pe seama energiei termice furnizate catodului. Aceasta energie termica ridica temperatura electronilor la catod , o parte de electroni avand, statistic, energie suficienta pentru a trece bariera de extrctie a catodului. Termoelectronii emisi au atat energie cinetica, pentru ca au parasit o suprafata calda, cat si energie potentiala relativa la electronii din catod, deoarece au fost "ridicati" deasupra barierei potentialului de extractie al catodului.
Un electron care a parasit o suprafata incalzita (catodul) la temperatura de 1160 K pentru un material cu potentialul de 3V, are o energie cinetica medie de 0,1 eV si o energie potentiala de 3 eV.
