Термоэлектронный катод
Иллюстрации
Реферат
. э;..ко
„, тейт - -"" р, имбп"ото
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
4O5I39
Союз Советских
Социалистических
Республик
Зависимое от авт. свидетельства №
Заявлено 31.111.1972 (№ 1766275/26-25) с присоединением заявки №
Приоритет
Опубликовано 22.Х.1973. Бюллетень ¹ 44
Дата опубликования описания 7.111.1974
М. Кл. Н 01j 1/13
Государственный камитет
Саввтв Мннистрав СССР па делам изобретении и аткрытий
УДК 621.385.032.213 (088.8) Автор изобретения
А. Г. )Кдан
Заявитель
Ордена Трудового Красного Знамени институт радиотехники и электроники АН СССР
ТЕРМОЭЛЕКТРОННЫЙ КАТОД
Изобретение относится к области эмиссионной (катодной) электроники и микроэлектроники и может быть использовано в маломощных импульсных электронных приборах, в электроннолучевых трубках и электронных устройствах эмиссионной микроэлектроники.
Известны термоэлектропные катоды с прямым и косвенным подогревом, применяемые в электронных приборах, Однако для таких катодов характерны относительно малый срок службы, обусловленный испарением активного компонента эмиссионных покрытий, длительная подготовка к действию, определяемая временем нагрева, трудности изготовления «точечных» электронных источников и большие затраты мощности
»а подогрев.
Цель изобретения — понижение времени готовности, повышение плотности эмиссионного тока и уменьшение размеров эмиттирующей поверхности.
Это достигается импульсным нагревом активного слоя катода за счет обратимого термического или электротермического пробоя тугоплавкого высокоомного полупроводника, например карбида кремния, заключенного между двумя электродами из тугоплавких металлов (W, Re, Мо, Та и пр.). Вследствие шнурования тока при пробое в подобной системе возникает тонкий канал с диаметром порядка одного или нескольких микрон и высокой температурой, так что область электродов, в которую входит шнур, испускает термоэлектроны. Эмиссия максимальна, если электроды имеют пониженную работу выхода (например, W+Th) или покрыты пленкой материала с малой работой выхода (например, барийстронциевым оксидом).
Время развития термической лавины в про10 цессе пробоя может быть меньше 10 — сек, поэтому импульс эмиссии появляется практически синхронно с импульсом пробивного напряжения, обеспечивающего накал эмиттера.
Плотности эмиссионного тока могут быть ве15 лики (10 а!см ) за счет импульсного режима работы и вследствие возможности перегрева катода без опасности испарения активного покрытия.
На фиг. 1, 2 и 3 показаны конструктивные
20 варианты катода и схема его включения; на фиг. 4 — качественный вид временной зависимости эмиссионного тока при подаче на катод импульса «накального» напряжения, где 1— тугоплавкая подложка (кварц, сапфир, ситалл
25 и т. д.); 2 — внутренний электрод из тугоплавкого металла (W, Re и т. д.); 3 — пленка тугоплавкого полупроводника (например, SIC);
4 — внешний электрод (торированный вольфрам и пр.); 5 — эмиссионное покрытие (ба30 рийстронциевый оксид, слой редкоземельного
405139
Предмет изобретения фуг. 3
2 3 4
Фиг. 4Составитель Г. )Кукова
Редактор И. Грузова Техред Е. Борисова Корректоры: Л, Корогод и А. Николаева
Заказ 462712 Изд. № 2078 Тираж 780 Подписное
ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий
Москва, 5К-35, Раушская наб., д. 4j5
Типография, пр. Сапунова, 2 окисла и пр.); 6 — токовый шнур; 7 — анод;
Ra — балластное сопротивление, ограничивающее ток накала;; — эмиссионый ток; U„„— напряжение «накала»; т — время задержки включения катода (т, 10 — сек); т, — время
«после эмиссии» (т, =- z,).
Таким образом, предлагаемый микротермокатод с импульсным подогревом обеспечивает: мгновенную готовность к действию (время нагрева может быть порядка долей микросекунды и меньше); высокие плотности эмиссионного тока (10 а/см ) вследствие возможности перегрева катода без опасности испарения активного покрытия ввиду импульсного питания накала; возможность крайне острой фокусировки электронного луча благодаря малым размерам эмиттирующей поверхности; большие сроки службы за счет импульсного накала„снижающего потери активного вещества вследствие испарения; экономичность — в результате работы катода в импульсном режиме, снижающем срединою потребляемую мощность.
Термоэлектронный катод содержащий подо10 греватель и эмиссионное покрытие, отлачаюи ийся тем, что, с целью понижения времени готовности, повышение плотности эмиссионного тока и уменьшения размеров эмиттирующей поверхности, подогреватель катода выполнен
1б в виде полупроводникового порогового перекл"очателя с обратимым электротермическим пробоем, причем внешний электрод переключателя служит подложкой для эмиссионного покрытия.