Холодный катод

Холодный катод

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАИИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<и>866165 (6l) Дополнительное к авт. спид-ву (22) За явлеио 1 4, 12. 79 (21) 28537б9/1 8-25 с присоединением заявки М(23) Приоритет—

Опубликоваио 30.08.81. Бюллетень № 32

Дата опубликования опксапия 30.08.81 (51}M. Кл.

Н 01 Х !/36 фкудаустааеый камитет

CCCP аф даик изобретений и открытий (53} УДК621. 385..

° 032(088.8) (72) Авторы изобретения

H. Н, Сырбу и И. Г. Стамов

Кишиневский политехнический институт им. С. Лазо

t (71) Заявитель (54) ХОЛОДНЫЙ КАТОД

Изобретение относится к эмиссионной электронике н может быть использо вано в различных вакуумных, электронных и микроэлектронных приборах в качестве катода, работающего при комнатной температуре.

Известен холодный катод, представляющий собой р-n"ïåðåõoä, в котором эмиттирующей поверхностью является р -слой выращенный на подложке и-тиЭ

10 па. Прямое смещение подается на контакты, нанесенные на противоположные стороны. Контакт к р-слою выполняется в виде сетки или полос, чтобы не препятствовать электронам выходить

3$ в вакуум (11.

Недостатком такого катода является относительно низкая эмиссионная способность, 20

Известен также холодный катод, содержащий р-и-переход и р-область, активированную до отрицательного электронного сродства 2 ).

Недостаток известного холодного. катода — относительно низкая эффективность эмиссии и невозможность управления током эмиссии.

Цель изобретения — увеличение эффективности эмиссии и воэможность управления током эмиссии.

Указанная цель достигается тем, что полупроводниковые р и и-области выполнены из термоэлектрически анизотропного материала, главная ось которого ориентирована под углом 45о к плоскости эмиссии

В качестве термоэлектрически ани-. зотропного материала может быть использрван дифосфид цинка (ZnP ) . Ha фиг. 1.представлена структура холодного катода, где изображены и-область

ZnP< 1 с концентрацией 3,5 10"7 см р-область ZnP< 2, легированная до

10 см, слой Cs 3 ислойСз20 4, нанесенные Иа поверхность р-области

К 1 и К<. токоотводные омические контакты.

860165

Формула изобретения

На фиг. 2 представлена краевая фотоэмиссия поверхности р ZnP< — Cs—

Cs 0(a) и холодная эмиссия (Ю)при подсветке ИК-излучением на длине волны,Х 2,0 мкм.

При подаче прямого смещения на переход наблюдается эмиссия электронов в вакууме, величина которой зависит от вероятности выхода электронов и диффузионной длины электронов в р-области. Не вьппедшие в вакуум электроны рекомбинируют в р-слое с энергией рекомбинации, приходящейся на один электрон, намного меньшей, чем ширина запрещенной зоны Е,. Из этого коли- 1 чества некоторая часть теряет энергию путем безизлучательной рекомбинации, Сюда включается и перепоглощение электронов. Это обстоятельство приводит к повышению температуры катода. Расчеты,!

20 проведенные для арсенида галлия покао эывают, что катод нагревается на 45 К при общей толщине катода 5 мкм, теплопроводности 0,4 Вт см " К ", ширине полос 2 мкм (расстояние между контак2$ тами по краям) и плотности тока эмиссии 34000 А -см . Такой нагрев катода ?. уменьшает эмиссионный ток. При использовании термоэлектрически анизотропного полупроводника нагрев образца по вышеуказанной причине создает дополнительную термо-ЭДС, Термо-ЭДС по направлению оси С больше в 160 раз величины термо-ЭДС по направлению

Ъ

1 параллельному оси Д (или Ь ). Это вызывает результирующий поток термо- М электронов по направлению, перпендикулярному к плоскости эмиссии. Часть этого термоэлектронного тока преодоле вает р-слой и эмиттирует в вакуум.

Следовательно, такой катод обладает повьппенной эффективностью.

Величина тока эмиссии может быть изменена при освещении импульсами

ИК-света. ИК-излучение нагревает объем катода на некоторую величину A Т.

В результате этого возникает термоЭДС и появляется поток термозлектронов к эмиттирующей поверхности. Следовательно, такое устройство работает как фотокатод чувствительный в HK-области света, что позволяет управлять током эмиссии, Предлагаемый эмиттер при ЗОС1 К позволяет пол чить плотность тока эмиссии

8 — 10 А/см . Величина тока эмиссии изменяется ИК-подсветкой в пределах 0,5-2.

1О А/см при освещенности ф = 0—

100 лм (= 2 мкм). Эффективность эмиссии IOX.

Холодный катод, содержащий и-р-переход и р-область, активированную до отрицательного электронн ого сродства, о т л н ч а ю шийся тем, что, с целью увеличения эффективности эмиссии и возможности управления током эмиссии, полупроводниковые р- н и-области выполнены из термоэлектрически анизотропного материала, главная ось которого ориентирована под углом 45 б

К ПЛОСКОСТИ ЭМИССИИе

Источники информации., принятые во внимание при экспертизе

1. Белл P. Л. Змиттеры с отрицательным электронным сродством. М., "Энергия", 1978, с. 127-132. .2. Geppert О. Ч. А proposed p. n

junction cathode. — "Proc ° 1ЕЕЕ", 1966, v. 54, Р 1, р. 61-62,(прототип) 860165

Ф Ф 8Ф. эй

@ М(уУ) Заказ 7562/32

Тирам 784 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР. по делам изобретений и открытий

113035 ° Москва .И-35, Раувская иаб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г, Узтород, ул. Проектная, 4 составитель В. Велоконь

Редактор Л. Филь Техред Т.Иаточка Корректор C- Иекмар