A emissão termiônica, também conhecida como emissão térmica de elétrons, é o processo pelo qual portadores de carga, como elétrons ou íons, se movem sobre uma superfície ou algum tipo de barreira de energia pela indução de calor. Os portadores de carga restringem naturalmente a atividade; entretanto, na emissão termiônica, a energia térmica é introduzida nos portadores, fazendo com que eles superem essas forças. A razão por trás da capacidade dos portadores de carga de realizar essa ação é porque os elétrons e íons são móveis e não estão ligados às cadeias normais da estrutura atômica que afetam outras partículas. Tradicionalmente, esses portadores de carga eram chamados de “termions”.
Uma propriedade da teoria da emissão termiônica é que a região emissora é sustentada por uma carga oposta à original, mas igual em magnitude. Isso significa que a localização do portador de carga antes da emissão irá gerar uma carga positiva no caso dos elétrons. No entanto, isso pode ser alterado com uma bateria. A emissão é neutralizada quando os portadores estão mais distantes da região, não resultando em alteração ao estado original.
Historicamente, o principal exemplo de emissão termiônica é aquele usado no efeito Edison. Elétrons são emitidos por um cátodo de metal quente, que usa um dispositivo elétrico polarizado para fazer com que a corrente elétrica flua para um tubo de vácuo. Isso permite que um dispositivo mantenha o controle sobre o movimento dos elétrons e amplifique ou modifique o sinal elétrico.
Qualquer coisa usada para resfriar ou gerar energia utiliza o conceito da teoria da emissão termiônica. Conforme a temperatura aumenta, a magnitude do fluxo aumenta. Além do uso tradicional de tubos de vácuo para eletrônicos, dispositivos de estado sólido também podem ser usados para criar o movimento termiônico de elétrons, permitindo que a tecnologia moderna funcione.
A termiônica foi relatada pela primeira vez por Frederick Guthrie em 1863. Ele foi capaz de identificar uma alteração na carga positiva de uma esfera de ferro altamente aquecida que não ocorria se o objeto tivesse carga negativa. No entanto, não foi até 1880 que a ciência foi prontamente aproveitada por Thomas Edison. Ao trabalhar com suas lâmpadas incandescentes, ele percebeu que certas áreas permaneciam escurecidas. Isso permitiu que ele identificasse o fluxo de elétrons devido ao calor, resultando na criação do diodo.
A lei de Richardson descreve a razão pela qual os elétrons são capazes de fluir dessa maneira. Especificamente, os metais contêm dois elétrons na estrutura atômica que são capazes de se mover de átomo a átomo. Em 1928, Sir Owen Willans Richardson, um físico britânico, descobriu que alguns elétrons eram capazes de deixar o átomo sem retornar. Este processo requer uma certa quantidade de energia dependendo do metal. O termo para esse efeito é função de trabalho.