катодный узел

Формула изобретения

Катодный узел, содержащий полевой эмиттер и управляющий электрод, разделенные диэлектрическим слоем, отличающийся тем, что управляющий электрод и полевой эмиттер выполнены скоммутированными через низковольтный ключ.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электронной технике, в частности к автоэмиссионным источникам электронов.

Наиболее близким к изобретению является автоэлектронный катод, эмитирующий поверхностью которого служит удаленный от диэлектрической подложки торец проводящий пленки, при этом под диэлектрической подложной вблизи эмитирующего торца катода расположена проводящая пленка, подсоединенная к положительному полюсу источника напряжения [1]

Эта конструкция характеризуется недостаточной надежностью и долговечностью из-за излишне высоких управляющих напряжений, соизмеримых с рабочим напряжением, усложненной конструкцией и снижением технологичности изготовления за счет дополнительного между эмиттером и вспомогательным электродом диэлектрического слоя с узким диапазоном возможных в использовании материалов, не достаточной стабильностью работы при изменениях в широком диапазоне рабочих напряжений и в связи с этим ограниченным диапазоном применения.

Цель изобретения расширение возможностей применения катодного узла, повышение технологичности изготовления, надежности, долговечности и стабильности работы.

Цель достигается тем, что в катодном узле, содержащем полевой эмиттер и управляющий электрод, разделенные диэлектрическим слоем, согласно изобретению управляющий электрод и полевой эмиттер выполнены скоммутированными через низковольтный ключ.

Сопоставленный анализ предлагаемого изобретения с прототипом показывает, что предлагаемое устройство отличается наличием коммутации через низковольтный ключ управляющего электрода и полевого эмиттера.

Таким образом, предлагаемое устройство соответствует критерию "новизна".

Сравнение предлагаемого изобретения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями не позволило выявить в них признаки, отличающие предлагаемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "изобретательский уровень".

На чертеже представлена конструкция катодного узла с полевым эмиттером 1, управляющим электродом 2, разделенным диэлектрическим слоем 3 и скоммутированным через ключ 4, коллектор электронов 5.

Катодный узел может быть изготовлен по тонкопленочной технологии с выполнением полевого эмиттера 1 из любого тугоплавкого проводящего материала, например вольфрама, молибдена, углерода, скоммутированного посредством внешней цепи через низковольтный ключ 4 с управляющим электродом 2, который выполняется из проводящего материала, например, алюминия или меди, диэлектрический слой 3 формируется, например, из моноокиси кремния или диоксида кремния. Низковольтный ключ выполняется на базе быстродействующего транзистора.

Катодный узел работает следующим образом.

При приложении рабочего напряжения между полевым эмиттером 1 и коллектором электронов 5 при разомкнутом положении ключа 4 на кромке полевого эмиттера за счет искажения линий электрического поля возникают условия, достаточные для автоэлектронной эмиссии, а именно напряженность электрического поля, превышающая 10⁷ В/см, что инициирует поток электронов от полевого эмиттера 1 к коллектору электронов 5.

При замыкании низковольтного ключа 4 управляющий электрод 2 и полевой эмиттер 1 электрически соединяются, при этом их потенциал выравнивается, что равнозначно дискретному изменению форм-фактора катодного узла. Известно, что форм-фактор пропорционален отношению активных площадей автоэлектронного катода и коллектора электронов и в автоэлектронной эмиссии имеет решающее значение [2,3] Таким образом, при замыкании ключа изменение форм-фактора катодного узла приводит к уменьшению напряженности поля на кромке полевого эмиттера, что, в свою очередь, приводит к снижению или полному прекращению потока электронов от полевого эмиттера 1 к коллектору 5.

Применение катодного узла в сравнении с известными конструкциями позволяет расширить возможности применения за счет дополнительного множества приборов, где ранее для управления высокими рабочими напряжениями могли применяться только высоковольтные ключи, позволяет повысить надежность, долговечность и стабильность работы катодного узла за счет работы ключа в условиях низких токов напряжений независимо от величины рабочих токов и напряжений катодного узла.

Кроме того, достигается повышение технологичности изготовления с одновременным снижением стоимости изготовления приборов, связанные с доступностью и не столь жесткими требованиями к физическим параметрам материалов для изготовления катодного узла.