การปล่อยอิเล็กตรอนด้วยความร้อนคือการปลดปล่อยอนุภาคที่มีประจุออกจากขั้วไฟฟ้า ที่ร้อน โดยพลังงานความร้อนจะทำให้อนุภาคบางส่วนมีพลังงานจลน์ มากพอ ที่จะหลุดออกจากพื้นผิวของวัสดุ อนุภาคเหล่านี้บางครั้งเรียกว่าเทอร์มิออนในเอกสารยุคแรก แต่ปัจจุบันทราบกันดีว่าเป็นไอออนหรืออิเล็กตรอนการปล่อยอิเล็กตรอนด้วยความร้อนโดยเฉพาะคือการปล่อยอิเล็กตรอน และเกิดขึ้นเมื่อพลังงานความร้อนเอาชนะฟังก์ชันงานของ วัสดุ ได้

หลังจากปล่อยอนุภาคออกมาแล้ว ประจุตรงข้ามที่มีขนาดเท่ากับประจุที่ปล่อยออกมาจะเหลืออยู่ในบริเวณที่ปล่อยอนุภาคในตอนแรก แต่ถ้าตัวปล่อยอนุภาคเชื่อมต่อกับแบตเตอรี่ประจุที่เหลืออยู่จะถูกหักล้างด้วยประจุที่จ่ายโดยแบตเตอรี่เมื่อมีการปล่อยอนุภาคออกมา ดังนั้นตัวปล่อยอนุภาคจะมีประจุเท่ากับก่อนการปล่อยอนุภาค ซึ่งจะช่วยให้เกิดการปล่อยอนุภาคเพิ่มเติมเพื่อรักษากระแสไฟฟ้าโทมัส เอดิสัน สังเกตเห็นกระแส ไฟฟ้านี้ในปี 1880 ขณะที่เขากำลังประดิษฐ์หลอดไฟและนักวิทยาศาสตร์รุ่นต่อมาเรียกกระแสไฟฟ้านี้ว่าปรากฏการณ์เอดิสัน แม้ว่ากว่า ที่นักวิทยาศาสตร์จะเข้าใจว่าอิเล็กตรอนถูกปล่อยออกมาและเพราะเหตุใด ก็ ต้องรอจนกระทั่งหลังจากการค้นพบอิเล็กตรอนในปี 1897

การปล่อยอิเล็กตรอนด้วยความร้อนมีความสำคัญต่อการทำงานของอุปกรณ์ อิเล็กทรอนิกส์หลายชนิดและสามารถนำไปใช้ในการผลิตกระแสไฟฟ้า (เช่นตัวแปลงความร้อนและสายยึดไฟฟ้า ) หรือการ ระบายความ ร้อน หลอดสุญญากาศ แบบปล่อยอิเล็กตรอนด้วยความร้อน จะปล่อยอิเล็กตรอนจากแคโทดร้อนเข้าไปในสุญญากาศ ที่ปิดสนิท และสามารถควบคุมทิศทางของอิเล็กตรอนที่ปล่อยออกมาได้ด้วยแรงดันไฟฟ้า ที่ป้อนเข้าไป แคโทดร้อนอาจเป็นเส้นลวดโลหะ เส้นลวดโลหะเคลือบ หรือโครงสร้างแยกต่างหากของโลหะหรือคาร์ไบด์หรือโบริดของโลหะทรานซิ ชัน การปล่อยอิเล็กตรอนจากโลหะ ในสุญญากาศ มักจะมีความสำคัญเฉพาะที่อุณหภูมิสูงกว่า 1,000  K (730  °C ; 1,340  °F ) การไหลของประจุจะเพิ่มขึ้นอย่างมากตามอุณหภูมิ

ปัจจุบัน คำว่าการปล่อยประจุเนื่องจากความร้อน (thermionic emission)ยังใช้เพื่ออ้างถึงกระบวนการปล่อยประจุที่เกิดจากการกระตุ้นด้วยความร้อนใดๆ แม้ว่าประจุจะถูกปล่อยออกมาจากบริเวณ หนึ่ง ของของแข็ง ไปยังอีกบริเวณหนึ่งก็ตาม

เนื่องจากอิเล็กตรอนยังไม่ได้รับการระบุว่าเป็นอนุภาคทางกายภาพที่แยกต่างหากจนกระทั่งงานของเจ.เจ. ทอมสันในปี ค.ศ. 1897 คำว่าอิเล็กตรอนจึงไม่ได้ถูกนำมาใช้เมื่อกล่าวถึงการทดลองที่เกิดขึ้นก่อนหน้านั้น

ปรากฏการณ์นี้ได้รับการรายงานครั้งแรกในปี พ.ศ. 2496 โดยEdmond Becquerel [ ^{1 ] [ 2 ] [ 3 ] และ}ได้รับการสังเกตอีกครั้งในปี พ.ศ. 2416 โดยFrederick Guthrieในสหราชอาณาจักร^{[ 4 ] [ 5 ]}ในขณะที่ทำการวิจัยเกี่ยวกับวัตถุที่มีประจุ Guthrie ค้นพบว่าทรงกลมเหล็กที่ร้อนจัดซึ่งมีประจุลบจะสูญเสียประจุ (โดยการปล่อยประจุออกสู่อากาศ) เขายังพบว่าสิ่งนี้จะไม่เกิดขึ้นหากทรงกลมมีประจุบวก^{[ 6 ]}ผู้มีส่วนร่วมในช่วงแรกอื่นๆ ได้แก่Johann Wilhelm Hittorf (พ.ศ. 2402–2426) ^{[ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ] [ 12 ]} Eugen Goldstein (พ.ศ. 2428) ^{[ 13 ]}และJulius ElsterและHans Friedrich Geitel (พ.ศ. 2425–2432) ^{[ 14 ] [ 15 ] [ 16 ] [ 17 ] [ 18 ]}

การปล่อยเทอร์มิออนิกถูกสังเกตอีกครั้งโดยโทมัส เอดิสันในปี ค.ศ. 1880 ขณะที่ทีมของเขากำลังพยายามค้นหาสาเหตุของการแตกหักของเส้นใยไม้ไผ่ที่ผ่านกระบวนการคาร์บอนไนซ์^{[ 19 ]}และการเกิดคราบดำที่ไม่พึงประสงค์บนพื้นผิวด้านในของหลอดไฟในหลอดไฟไส้ ของเขา คราบดำนี้เกิด จาก คาร์บอนที่สะสมจากเส้นใย และจะมืดที่สุดใกล้กับปลายบวกของวงเส้นใย ซึ่งเห็นได้ชัดว่าทำให้เกิดเงาจางๆ บนกระจก ราวกับว่าคาร์บอนที่มีประจุลบแผ่ออกมาจากปลายลบและถูกดึงดูดไปยังและบางครั้งก็ถูกดูดซับโดยปลายบวกของวงเส้นใย คาร์บอนที่พุ่งออกมานี้ถูกพิจารณาว่าเป็น "ตัวนำไฟฟ้า" และในตอนแรกถูกระบุว่าเป็นผลในหลอดครูกส์ ซึ่ง รังสีแคโทดที่มีประจุลบจากก๊าซไอออนไนซ์เคลื่อนที่จากขั้วลบไปยังขั้วบวก เพื่อพยายามเปลี่ยนทิศทางอนุภาคคาร์บอนที่มีประจุไปยังอิเล็กโทรดแยกต่างหากแทนที่จะเป็นกระจก เอดิสันได้ทำการทดลองหลายชุด (การทดลองครั้งแรกที่ไม่แน่ชัดอยู่ในสมุดบันทึกของเขาเมื่อวันที่ 13 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2323) เช่นการทดลองที่ประสบความสำเร็จดังต่อไปนี้: ^{[ 20 ]}

การทดลองที่แสดงให้เห็นถึงปรากฏการณ์เอดิสัน

หลอดไฟแบบเอดิสันชนิดหนึ่งประกอบด้วย หลอด สุญญากาศที่ มีขั้ว ไฟฟ้าต่อสายภายนอกเช่น แผ่นโลหะในตัวอย่างนี้ (แบบอื่นๆ อาจใช้แผ่นฟอยล์แพลทินัมหรือลวดเพิ่มเติมแทน) ซึ่งแยกออกจากไส้หลอดคาร์บอน (รูปทรงกิ๊บติดผมในตัวอย่าง)

วงจรของเอดิสันออกแบบหลอดไฟ (วงกลมขนาดใหญ่) โดยให้ขั้วไฟฟ้าต่ออนุกรมกับแอมมิเตอร์ (A) เพื่อวัดกระแสไฟฟ้าตามปกติและแหล่งจ่ายแรงดัน (แยกจากแหล่งจ่ายไฟที่ให้ความร้อนแก่ไส้หลอด) เพื่อให้ไบแอสขั้วไฟฟ้าเป็นบวก (ในกรณีนี้อิเล็กตรอนจะถูกดึงดูดและไหลไปตามลูกศรจากไส้หลอดผ่านสุญญากาศบางส่วนไปยังขั้วไฟฟ้า) หรือลบ (ซึ่งทำให้ไม่มีกระแสไฟฟ้าที่วัดได้) ปัจจุบันเรารู้แล้วว่า นอกเหนือจากโมเลกุลคาร์บอนแล้ว ไส้หลอดยังปล่อยอิเล็กตรอนออกมา ซึ่งมีประจุลบ ดังนั้นจึงถูกดึงดูดไปยังขั้วไฟฟ้าที่มีประจุบวก แต่ไม่ถูกดึงดูดไปยังขั้วไฟฟ้าที่มีประจุลบ

ผลกระทบนี้มีการใช้งานหลายอย่าง เอดิสันพบว่ากระแสไฟฟ้าที่ปล่อยออกมาจากไส้หลอดร้อนเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วตามแรงดันไฟฟ้าและได้ยื่นจดสิทธิบัตร อุปกรณ์ ควบคุมแรงดันไฟฟ้าโดยใช้ผลกระทบนี้เมื่อวันที่ 15 พฤศจิกายน พ.ศ. 2426 ^{[ 21 ]}ซึ่งถือเป็นสิทธิบัตรแรกของสหรัฐอเมริกาสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ เขาพบว่ากระแสไฟฟ้าเพียงพอที่จะไหลผ่านอุปกรณ์เพื่อใช้งาน เครื่องส่ง สัญญาณโทรเลขซึ่งจัดแสดงในงานนิทรรศการไฟฟ้านานาชาติ พ.ศ. 2427ที่ฟิลาเดลเฟีย นักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษวิลเลียม พรีซได้รับหลอดไฟหลายดวงจากเอดิสันเพื่อทำการวิจัย บทความของพรีซในปี พ.ศ. 2428 เกี่ยวกับหลอดไฟเหล่านั้นอ้างถึงกระแสไฟฟ้าทางเดียวที่ไหลผ่านสุญญากาศบางส่วนว่าเป็นปรากฏการณ์เอดิสัน^{[ 22 ] [ 23 ]}แม้ว่าบางครั้งคำนี้จะใช้เพื่ออ้างถึงการปล่อยเทอร์มิออนิกเองก็ตาม นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษจอห์น แอมโบรส เฟลมมิงซึ่งทำงานให้กับบริษัทโทรเลขไร้สาย ของอังกฤษ ค้นพบว่าปรากฏการณ์เอดิสันสามารถใช้ในการตรวจจับคลื่นวิทยุได้ เฟลมมิงได้พัฒนาไดโอดหลอดสุญญากาศเทอร์มิโอนิก สององค์ประกอบ ที่เรียกว่าวาล์วเฟลมมิง (ได้รับสิทธิบัตรเมื่อวันที่ 16 พฤศจิกายน พ.ศ. 2447) ^{[ 24 ] [ 25 ] [ 26 ]}ไดโอดเทอร์มิโอนิกยังสามารถกำหนดค่าให้แปลงความแตกต่างของความร้อนเป็นพลังงานไฟฟ้าโดยตรงโดยไม่ต้องใช้ชิ้นส่วนเคลื่อนที่เป็นอุปกรณ์ที่เรียกว่าตัวแปลงเทอร์มิโอนิก ซึ่งเป็น เครื่องยนต์ความร้อนชนิดหนึ่ง

หลังจากที่เจ.เจ. ทอมสัน ค้นพบอิเล็กตรอนในปี 1897 นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษโอเวน วิลแลนส์ ริชาร์ดสันก็เริ่มทำงานในหัวข้อที่เขาเรียกในภายหลังว่า "การปล่อยอิเล็กตรอนจากความร้อน" เขาได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ในปี 1928 "จากผลงานของเขาเกี่ยวกับปรากฏการณ์การปล่อยอิเล็กตรอนจากความร้อน และโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการค้นพบกฎที่ตั้งชื่อตามเขา"

จากทฤษฎีแถบพลังงาน ในของแข็ง จะมีอิเล็กตรอนหนึ่งหรือสองตัวต่ออะตอมซึ่งสามารถเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระจากอะตอมหนึ่งไปยังอีกอะตอมหนึ่ง บางครั้งเรียกโดยรวมว่า "ทะเลอิเล็กตรอน" ความเร็วของอิเล็กตรอนเหล่านี้มีการกระจายตัวแบบสถิติ ไม่ใช่แบบสม่ำเสมอ และบางครั้งอิเล็กตรอนจะมีค่าความเร็วมากพอที่จะออกจากโลหะได้โดยไม่ถูกดึงกลับเข้าไป ปริมาณพลังงานขั้นต่ำที่จำเป็นสำหรับอิเล็กตรอนที่จะออกจากพื้นผิวเรียกว่าฟังก์ชันงานฟังก์ชันงานเป็นค่าเฉพาะของวัสดุ และสำหรับโลหะส่วนใหญ่จะมีค่าประมาณหลายอิเล็กตรอนโวลต์ (eV) กระแสเทอร์มิออนิกสามารถเพิ่มขึ้นได้โดยการลดฟังก์ชันงาน เป้าหมายที่ต้องการนี้สามารถบรรลุได้โดยการเคลือบออกไซด์ชนิดต่างๆ บนลวด

ในปี พ.ศ. 2444 ^ริชาร์ดสันได้ตีพิมพ์ผลการทดลองของเขา: กระแสไฟฟ้าจากลวดที่ถูกทำให้ร้อนดูเหมือนจะขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของลวดแบบเลขชี้กำลัง โดยมีรูปแบบทางคณิตศาสตร์คล้ายกับสมการอาร์เรเนียสที่แก้ไขแล้ว[ 27 ] ^{ต่อมา}เขาเสนอว่ากฎการปล่อยควรมีรูปแบบทางคณิตศาสตร์^{[ 28 ]}${\displaystyle T^{1/2}\mathrm {e} ^{-b/T}}$

${\displaystyle J=A_{\mathrm {G} }T^{2}\mathrm {e} ^{-W \over kT}}$

โดยที่Jคือความหนาแน่นกระแส การปล่อย TคืออุณหภูมิของโลหะWคือฟังก์ชันงานของโลหะkคือค่าคงที่ของโบลต์ซมันน์และA G _คือพารามิเตอร์ที่จะกล่าวถึงต่อไป

ในช่วงปี ค.ศ. 1911 ถึง 1930 เมื่อความเข้าใจทางกายภาพเกี่ยวกับพฤติกรรมของอิเล็กตรอนในโลหะเพิ่มมากขึ้น จึงมีการนำเสนอสูตรทางทฤษฎีต่างๆ (โดยอาศัยสมมติฐานทางฟิสิกส์ที่แตกต่างกัน) สำหรับA _Gโดย Richardson, Saul Dushman , Ralph H. Fowler , Arnold SommerfeldและLothar Wolfgang Nordheimกว่า 60 ปีต่อมา นักทฤษฎีที่สนใจก็ยังไม่มีข้อสรุปที่แน่ชัดเกี่ยวกับสูตรของA _Gแต่ก็มีความเห็นพ้องกันว่าA _Gต้องเขียนในรูปแบบดังนี้:

${\displaystyle A_{\mathrm {G} }=\;\lambda _{\mathrm {R} }A_{0}}$

โดยที่λ _Rเป็นปัจจัยการแก้ไขเฉพาะวัสดุซึ่งโดยทั่วไปจะมีค่าประมาณ 0.5 และA ₀เป็นค่าคงที่สากลที่กำหนดโดย^{[ 29 ]}

${\displaystyle A_{0}={4\pi mk^{2}q_{\text{e}} \over h^{3}}=1.20173\times 10^{6}\,\mathrm {A{\cdot }m^{-2}{\cdot }K^{-2}} }$

โดยที่และคือมวลและประจุของอิเล็กตรอนตามลำดับ และคือค่าคงที่ของพลังค์ ${\displaystyle m}$${\displaystyle -q_{\text{e}}}$${\displaystyle h}$

อันที่จริง ประมาณปี 1930 มีข้อตกลงกันว่า เนื่องจากอิเล็กตรอนมีลักษณะเป็นคลื่นอิเล็กตรอนที่ปล่อยออกมา บางส่วน r _{av จะสะท้อนกลับเมื่อถึงพื้นผิวตัวปล่อย ดังนั้นความหนาแน่นของกระแสการปล่อยจะลดลง และ} λ _Rจะมีค่าเท่ากับ1 − r _avดังนั้นบางครั้งเราจึงเห็นสมการการปล่อยเทอร์มิออนิกเขียนในรูปแบบ:

${\displaystyle J=(1-r_{\mathrm {av} })\lambda _{\text{B}}A_{0}T^{2}\mathrm {e} ^{-W \over kT}}$.

อย่างไรก็ตาม การวิเคราะห์เชิงทฤษฎีสมัยใหม่โดยโมดิโนสถือว่าโครงสร้างแถบพลังงานของวัสดุที่เปล่งแสงจะต้องนำมาพิจารณาด้วย ซึ่งจะทำให้เกิดปัจจัยแก้ไขตัวที่สองλ _Bในλ _Rทำให้ ได้ ค่าสัมประสิทธิ์ "ทั่วไป" A _{G ที่} ได้จากการทดลอง โดยทั่วไปจะมีขนาดอยู่ในระดับเดียวกับA ₀แต่จะแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญระหว่างวัสดุที่เปล่งแสงต่างกัน และอาจแตกต่างกันระหว่างระนาบผลึก ที่แตกต่างกันของวัสดุเดียวกัน อย่างน้อยในเชิงคุณภาพ ความ แตก ต่างที่ได้จากการทดลองเหล่านี้สามารถอธิบายได้ว่าเป็นผลมาจากความแตกต่างในค่าของλ _R${\displaystyle A_{\mathrm {G} }=\lambda _{\mathrm {B} }(1-r_{\mathrm {av} })A_{0}}$

มีความสับสนอย่างมากในเอกสารทางวิชาการในสาขานี้เนื่องจาก: (1) แหล่งข้อมูลหลายแห่งไม่ได้แยกความแตกต่างระหว่างA _GและA ₀แต่ใช้สัญลักษณ์A (และบางครั้งก็ใช้ชื่อ "ค่าคงที่ของริชาร์ดสัน") โดยไม่แยกแยะ (2) สมการที่มีและไม่มีตัวประกอบการแก้ไขซึ่งในที่นี้ใช้สัญลักษณ์λ _Rต่างก็ได้รับชื่อเดียวกัน และ (3) มีชื่อเรียกที่หลากหลายสำหรับสมการเหล่านี้ รวมถึง "สมการของริชาร์ดสัน" "สมการของดัชแมน" "สมการริชาร์ดสัน-ดัชแมน" และ "สมการริชาร์ดสัน-เลา-ดัชแมน" ในเอกสารทางวิชาการ บางครั้งสมการพื้นฐานก็ถูกนำมาใช้ในสถานการณ์ที่สมการทั่วไปจะเหมาะสมกว่า และนี่เองก็อาจทำให้เกิดความสับสนได้ เพื่อหลีกเลี่ยงความเข้าใจผิด ความหมายของสัญลักษณ์ "คล้าย A" ใดๆ ควรได้รับการกำหนดอย่างชัดเจนเสมอในแง่ของปริมาณพื้นฐานที่เกี่ยวข้องมากกว่า

เนื่องจากฟังก์ชันเลขชี้กำลัง กระแสไฟฟ้าจึงเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วตามอุณหภูมิเมื่อkTน้อยกว่าW (สำหรับวัสดุเกือบทุกชนิด การหลอมเหลวจะเกิดขึ้นก่อนที่kTจะเท่ากับW มาก )

กฎการปล่อยเทอร์มิออนิกได้รับการแก้ไขเมื่อเร็ว ๆ นี้สำหรับวัสดุ 2 มิติในแบบจำลองต่าง ๆ^{[ 30 ] [ 31 ] [ 32 ]}

ในอุปกรณ์ปล่อยอิเล็กตรอน โดยเฉพาะปืนอิเล็กตรอนตัวปล่อยอิเล็กตรอนเทอร์มิออนิกจะถูกไบแอสเป็นลบเมื่อเทียบกับสภาพแวดล้อมโดยรอบ ซึ่งจะสร้างสนามไฟฟ้าที่มีขนาดEที่พื้นผิวของตัวปล่อย หากไม่มีสนามไฟฟ้า กำแพงพื้นผิวที่อิเล็กตรอนระดับเฟอร์มิที่หลุดออกไปมองเห็นจะมีความสูงWเท่ากับฟังก์ชันงานเฉพาะที่ สนามไฟฟ้าจะลดกำแพงพื้นผิวลงเป็นจำนวน ΔW และเพิ่มกระแสการปล่อย นี่คือปรากฏการณ์ที่เรียกว่าปรากฏการณ์ชอตต์กี (ตั้งชื่อตามวอลเตอร์ เอช. ชอตต์กี ) หรือการปล่อยเทอร์มิออนิกที่เพิ่มประสิทธิภาพด้วยสนามไฟฟ้า สามารถจำลองได้โดยการดัดแปลงสมการริชาร์ดสันอย่างง่าย โดยแทนที่Wด้วย ( W  − ΔW )ซึ่งจะได้สมการ^{[ 33 ] [ 34 ]}

${\displaystyle J(E,T,W)=A_{\mathrm {G} }T^{2}e^{-(W-\Delta W) \over kT}}$

${\displaystyle \Delta W={\sqrt {{q_{\text{e}}}^{3}E \over 4\pi \epsilon _{0}}},}$

โดยที่ε ₀คือค่าคงที่ทางไฟฟ้า (หรือเรียกว่าค่าสภาพยอมทางไฟฟ้าของสุญญากาศ )

การปล่อยอิเล็กตรอนที่เกิดขึ้นในสภาวะสนามและอุณหภูมิที่สมการที่ปรับปรุงแล้วนี้ใช้ได้ มักเรียกว่าการปล่อยแบบชอตต์กี (Schottky emission ) สมการนี้มีความแม่นยำค่อนข้างสูงสำหรับความแรงของสนามไฟฟ้าที่ต่ำกว่าประมาณ10 ⁸  V⋅m ⁻¹สำหรับความแรงสนามไฟฟ้าที่สูงกว่าที่ 10 ⁸  V⋅m ⁻¹ การอุโมงค์ แบบFowler–Nordheim (FN)เริ่มมีส่วนช่วยกระแสการปล่อยอย่างมีนัยสำคัญ ในระบอบนี้ ผลกระทบรวมของการปล่อยเทอร์มิออนิกและการปล่อยสนามที่ได้รับการเสริมด้วยสนามสามารถจำลองได้ด้วยสมการ Murphy-Good สำหรับการปล่อยเทอร์โมฟิลด์ (TF) ^{[ 35 ]} ที่สนามที่สูงขึ้นไปอีก การอุโมงค์แบบ FN จะกลายเป็นกลไกการปล่อยอิเล็กตรอนที่เด่นกว่า และตัวปล่อยจะทำงานใน ระบอบ ที่เรียกว่า"การปล่อยอิเล็กตรอนสนามเย็น (CFE)"

การปล่อยเทอร์มิออนิกยังสามารถเพิ่มขึ้นได้ด้วยการโต้ตอบกับรูปแบบการกระตุ้นอื่นๆ เช่น แสง^{[ 36 ]}ตัวอย่างเช่นไอซีเซียม (Cs) ที่ถูกกระตุ้นในตัวแปลงเทอร์มิออนิกจะก่อตัวเป็นกลุ่มของสสาร Cs-Rydberg ซึ่งทำให้ฟังก์ชันงานการปล่อยของตัวเก็บรวบรวมลดลงจาก 1.5 eV เหลือ 1.0–0.7 eV เนื่องจาก สสาร Rydbergมีอายุยืนยาวฟังก์ชันงานต่ำนี้จึงยังคงต่ำอยู่ ซึ่งโดยพื้นฐานแล้วจะเพิ่มประสิทธิภาพของตัวแปลงอุณหภูมิต่ำ^{[ 37 ]}

การปล่อยความร้อนด้วยโฟตอน (PETE) เป็นกระบวนการที่พัฒนาโดยนักวิทยาศาสตร์ที่มหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ดซึ่งใช้ทั้งแสงและความร้อนจากดวงอาทิตย์เพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า และเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตพลังงานแสงอาทิตย์ได้มากกว่าสองเท่าของระดับปัจจุบัน อุปกรณ์ที่พัฒนาขึ้นสำหรับกระบวนการนี้มีประสิทธิภาพสูงสุดที่อุณหภูมิสูงกว่า 200 °C ในขณะที่เซลล์แสงอาทิตย์ ซิลิคอนส่วนใหญ่ จะไม่ทำงานหลังจากถึง 100 °C อุปกรณ์ดังกล่าวทำงานได้ดีที่สุดใน ตัวเก็บ รวบรวมแบบจานพาราโบลาซึ่งมีอุณหภูมิสูงถึง 800 °C แม้ว่าทีมงานจะใช้ สารกึ่งตัวนำ แกลเลียมไนไตรด์ในอุปกรณ์ต้นแบบ แต่พวกเขาอ้างว่าการใช้แกลเลียมอาร์เซไนด์สามารถเพิ่มประสิทธิภาพของอุปกรณ์ได้ถึง 55–60 เปอร์เซ็นต์ ซึ่งเกือบสามเท่าของระบบที่มีอยู่^{[ 38 ] [ 39 ]}และมากกว่าเซลล์แสงอาทิตย์แบบหลายจุดเชื่อมต่อที่มีอยู่ 43 เปอร์เซ็นต์ถึง 12–17 เปอร์เซ็นต์^{[ 40 ] [ 41 ]}

• ประจุอวกาศ
• การแตกตัวเป็นไอออนด้วยความร้อน
• ปรากฏการณ์นอตติงแฮม

• วิธีการทำงานของหลอดสุญญากาศอย่างแท้จริง พร้อมส่วนที่เกี่ยวกับการปล่อยอิเล็กตรอนจากความร้อน และสมการต่างๆ john-a-harper.com
• ปรากฏการณ์เทอร์มิโอนิกและกฎที่ควบคุมปรากฏการณ์เหล่านั้นปาฐกถาโนเบลของโอเวน ริชาร์ดสัน เกี่ยวกับเทอร์มิโอนิกส์ nobelprize.org. 12 ธันวาคม 1929. (PDF)
• การพิสูจน์สมการการปล่อยอิเล็กตรอนด้วยความร้อนจากห้องปฏิบัติการระดับปริญญาตรีเก็บถาวรเมื่อวันที่ 5 กุมภาพันธ์ 2012 ที่Wayback Machine , csbsju.edu