SU860165A1 - Холодный катод - Google Patents

Description

(54) ХОЛОДНЫЙ КАТОД

Claims (2)

1. Изобретение относитс  к эмиссионной электронике и может быть использо вано в различных вакуумных, электронных и микроэлектронных приборах в качестве катода, работающего при комнат ной температуре. Известен холодный катод, представл ющий собой р-п-переход, в котором эмиттИрующей поверхностью  вл етс  р-слс й, выращенный на подложке п-типа . Пр мое смещение подаетс  на контакты , нанесенные на противоположные стороны. Контакт к р-слою вьтолн етс  в виде сетки или полос, чтобы не преп тствовать электронам выходить в вакуум . Недостатком такого катода  вл етс  относительно низка  эмиссионна  спосо ность. Известен также холодный катод, содержащий р-п-переход и р-область, активированную до OTjjHiiaTenbHoro электронного сродства Недостаток известного холодного, катода - относительно низка  э4х|)ективность эмиссии и невозможность управлени  током эмиссии. Цель изобретени  - увеличение эффективности эмиссии и возможность управлени  током эмиссии. Указанна  цель достигаетс  тем, что полупроводниковые р. и п-области выполнены из термоэлектрически анизотропного материала, главна  ось которого ориентирована под углом 45 к плоскости эмиссии. В качестве термоэлектрически анн-- зотропного материала может быть использ ван дифосфид цинка (. На фиг. .представлена с.труктура холодного катода, где изображены п-область ZnPg 1 с концентрацией 3,5-10 см, р-область ZnP 2, легированна  до , слой Cs 3 ислойСз О 4, нанесенные tta поверхность р-области К к К/ гокоотводные омические контакты . 3 На фиг. 2 представлена краева  фотоэмисси  поверхности р-ZnP.2. - Cs - ) и холодна  эмисси  (б )при подсветке ИК-излучением на длине волны Л 2,0 мкм. При подаче пр мого смещени  на переход наблюдаетс  эмисси  электронов в вакууме, величина которой зависит от веро тности выхода электронов и диффузионной длины электронов в р-Области . Не вышедшие в вакуум электроны рекомбинируют в р-слое с энергией рекомбинации, приход щейс  на один электрон, намного меньшей, чем ширина запрещенной зоны Е.,. Из этого коли честен некотора  часть тер ет энергию путем безизлучательной рекомбинации, Сюда включаетс  и перепоглощение элек тронов. Это обсто тельство приводит к повыщению температуры катода. Расчеты проведенные дл  арсенида галли  показывают , что катод нагреваетс  на 45 К при общей толщине катода 5 мкм, тепло проводности 0,4 Вт см К, ширине полос 2 мкм (рассто ние между контактами по кра м) и плотности тока эмиссии 34000 А -см . Такой нагрев катода уменьщает эмиссионный ток. При исполь зовании 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, параллельному оси а (или В ). Это вы зывает результирующий поток термоэлектронов по направлению, перпендикул рному к плоскости эмиссии. Часть ., этого термоэлектронного тока преодол вает р-слой и эмиттирует в вакуум. Следовательно, такой катод обладает повьпиенной эффективностью. 54 Величина тока эмиссии может быть изменена при освещении импульсами ИК-света. ИК-иэлучение нагревает объем катода на некоторую величину дТ. В результате этого возникает термоЭДС И по вл етс  поток термоэлектронов к эмиттирующей поверхности. Следовательно , такое устройство работает как фотокатод чувствительный в ИК-области света, что позвол ет управл ть током эмиссии. Предлагаемый эмиттер при позвол ет получить плотность тока эмиссии А/см .Величина тока эмиссии измен етс  ИК-подсветкой в пределах 0,510 А/см при освещенности ф О - 100 лм (Л 2 мкм). Эффективность эмиссии 10%. Формула изобретени  Холодный катод, содержащий п-р-переход и р-область, активированную до отрицательного электронного сродства, отличающийс  тем, что, с целью увеличени  эффективности эмиссии и возможности управлени  током эмиссии, полупроводниковые р- и п-области вьтолнены из термоэлектрически анизотропного материала, главна  ось которого ориентирована под углом 45 к плоскости эмис.сии. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Белл Р. Л. Эьшттеры с отрицательным электронным сродством. М., Энерги , 1978, с. 127-132.
2. 2.Geppert О. V. А proposed р. п junction cathode. - Proe. IEEE, 1966, V. 5A, S I, p. . (прототип)

   (PUi.f