Шишкин Г.Г., Шишкин А.Г. - Электроника (1006496), страница 61
Текст из файла (страница 61)
30 нм;единицдо(на-2,упколеблется от десятыхнескольких микрон;-1решеткарадиус закруглениянапряжение на коллекторедесятков,аиногдаидо-нескольких сотен В. В таких условиях в области эмиттера создается поле с напряженностьюоколо107 В/см,которое достаточно для создания силы, необходимой для выхода электронов123изкатода,т. е.дляэлектростатической эмиссии.осуществленияС помощью таких эмиттеров МО'!<НО получить ПЛОТНОСТЬ токаРис.11.10102...
103 А/см2.Глава11. Электровакуумныеприборы с электростатическим управлением325Хорошими эмитирующими свойстваА!ми обладают и МДП-структуры (диоды)(рис.В11.11).эмиттерахтакоготипаAuSbработа выхода полупроводника (обычноп-кремния) меньше работы выхода металла Аl.Металлиполупроводникn-Siразделеныпленкой(15 ... 20 мкм) диэлектрика (Si0 2)11.11). При подаче прямого смещения между Al и n-Si электроныиз n-Si через пленку Si0 2 туннелируют(см. рис.вметаллизанимаютэнергетическиеРис.уровни выше уровня Ферми металла ЕФ м(рис.11.12,11.11а), тем самым снижая его ра-боту выхода и обеспечивая эмиссию электронов из структуры(кривая1на рис.11.13).Если же на рассматриваемую структуру катода подать обратное смещение («МИНУС» ИСТОЧНИКа ПОДКЛЮЧаеТСЯ К Металлу,рис.11.12, б),то электроны будут туннелировать черезSi0 2 из металла в полупроводник и ток потечет подобно тому, как это происходит для малых напряжений при прямом смещении.
Однако приувеличении обратного напряжения обедненная область простирается все больше и больше в полупроводник, т. е. приложенное напряжение падает в основном на обедненном слое полупроводника.Это ограничивает число электронов, туннелирующих через оксидный слой, что вызывает насыщение тока (кривая 2 на рис.11.13).j, А/см 211101.)_- U>O/110-1/1И<О/2///10-2б)а)'/10-3Рис.11.12/0,5Рис.111.131,5и,вРаздел3263.ЭЛЕКТРОВАКУУМНЫЕ ПРИБОРЫ~А~АИу21+lОнмр]р+Рис.3иа11.14Рис.11.15Катоды на основе обратносмещенных р-п-переходов относятся ксамым эффективным и хорошо изученным.
Пример устройстватаких катодов представлен на рис.Между тонкой п+-областью и11.14.pt-,р+-областями создается обратное смещение. Рабочий (эмитирующий) р-п-переход формируется между областямиластьлавинногопробоя.Ptи п+. Этот переход смещается в обВозникающаялавина локализуетсяпрактически на поверхности А 1 -структуры. Образующаяся в результате пробоя электронно-дырочная плазма и является источником эмиссии электронов с поверхностиА 1 (см.
рис.11.14).Поддействием поля, формируемого напряжениями Иу и Иа, приложенными к управляющему электроду УЭ и аноду А (коллектору),электроны перемещаются к аноду (коллектору). Одним из существенных достоинств таких холодных кремниевых катодов .является то, что форму активной эмитирующей электроны поверхностиможно выбирать.Эффективность эмиссии и электронная температура зависятот степени легирования областей структуры (п+ иpt),от пространственного распределения (профиля) легирующей примесии очень сильно-от условий на поверхности А 1 • Качественноэти зависимости можно объяснить следующим образом.Степень легирования и профиль легирования определяют величину и пространственное распределение электрического поля внутри обедненного слоя р+ -п+ -перехода и, следовательно, скорость ифункцию распределения электронов в переходе.
Часть этих электронов (наиболее быстрые, горячие) эмщируется в вакуум. Дляуменьшения работы выхода электронов с поверхности и, следова-Глава11. Электровакуумныеприборы с электростатическим управлением327АУЭшкРис.· тельно,1Рис.11.1611.17увеличения тока эмиссии поверхность А 1 покрывают це-зием. Такими методами получена плотность тока до8000 А/см 2 •Были разработаны и исследованы также катоды на основепереходов Шоттки, р-i-п-диодов. Они имеют структуры, подобные рассмотренным для р-п-перехода.Примеры устройств вакуумных микротриодов плоской и вертикальной конструкции приведены на рис.11.15-11.17.Нарис.
11.15катод1 изготовлен в виде острия из кремния. Междумассивной частью :катода и уnравляющим электродом (сеткой)2,выполненным из металлической пленки, располагается диэлектрический слойSi0 2 (3).Структура на рис.11.15выполнена наплоскости (поверхности) диэлектрической подложки и накрывается диэлектрическим пустотелым колпачком. Аналогичнофункционируют и структуры, показанные на рис.11.16 и 11.17.11.16,Однако в отличие от плоских микротриодов (см. рис.11.17) приборна рис.11.15 можетбыть сделан и в вертикальномисполнении.
В этом случае анод впаивается в диэлектрическийколпачок, через который делаются выводы других электродов.--0--------1 Контрольные допросы li--------1.Что такое работа выхода и какой физический смысл имеет2.Какие физические механизмы имеют место при различныхэто понятие?видах эмиссии электронов?3.Физические процессы в диодах; Анодные характеристики ипараметры диодов.Раздел З.
ЭЛЕКТРОВАКУУМНЫЕ ПРИБОРЫ328Устройство и физические процессы в триодах.4.5.Объяснить анодные и анодно-сеточные характеристики три6.Устройства, физические процессы, параметры и характерисодов. Параметры триодов.тики тетродов и пентодов.7.Мощные модуляторные и генераторные лампы, их особенности, параметры и характеристики.8.9.Эквивалентные схемы электровакуумных приборов.Вакуумные интегральные схемы, их особенности, разновидности и устройство.10.Каковы особенности катодов интегральных схем?Глава12ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВЫЕ ПРИБОРЫ12.1. Классификация, устройство ипринципдействия электронно-лучевых приборовЭлекrронно-лучевыми приборами называются такие электровакуумные приборы, в которых используются сформированные ввиде лучей потоки электронов.
Различают одно-, двух- и многолучевые приборы. Приборы, у которых форма баллона выполненанаподобие трубки, называют элекrронно-лучевыми трубками (ЭЛТ).Основным классификационным признаком для электроннолучевых приборов является назначение приборов. Различаютследующие виды электронно-лучевых приборов: приемные ЭЛТ,передающие трубки, запоминающие трубки, элекrронно-оптическиепреобразователи.Электронно- лучевые приборы являются приборами отображения и преобразования информации, представляемой в виде электрических или световых сигналов.В приемных трубках, к которым относятся индикаторныетрубки радиолокационных станций, осциллографические трубки, телевизионные трубки (кинескопы), 'трубки дисплеев, обеспечивающие вывод информации из ЭВМ, последовательностиэлектрических сигналов преобразуются в определенную формуГлава12.Электронно-лучевые приборы329видимого изображения.
В передающих трубках, наоборот, оптическое изображение преобразуется в последовательность электрических сигналов.В запоминающих трубках возможно как преобразование электрических сигналов в изображение и изображения в последовательность электрических сигналов, так и то и другое преобразования.Для формирования и управления электронными потоками вЭЛТ могут использоваться или только одни электрические поля(ЭЛТ с электростатическим управлением), или же электрические имагнитные поля (ЭЛТ с магнитным управлением).Вконструкцияхбольшинствавидовэлектронно-лучевыхприборов имеются следующие основные элементы: электронныйпрожектор 1, отклоняющая система 2, экран, или мишень 3 (рис.12.1).В трубках с магнитным управлением используются такжемагнитные фокусирующие катушки4(рис.12.1,б).Электронный прожектор, который часто называют электроннойпушкой, создает и фокусирует электронный пучок (поток) в электронный луч.
Он состоит из :катода и, как правило, из несколькихэлектродов, формирующих электронный луч с заданными (необходимыми) энергетическими и геометрическими характеристи:ками. Отклоняющая система сканирует (перемещает) луч, сформированный прожектором, по заданному закону в пространстве.Отклонение осуществляете.я: или с помощью взаимно перпендикулярных двух пар пластин определенной формы (электростатическое отклонение, см.
рис.12.1, а),или с помощью ортогональнорасположенных двух пар магнитных катушек (магнитное отклонение, см. рис.12.1, б).При магнитном управлении используютсяне только фокусирующие катушки, но и магнитные отклоняющие системы. На экране (мишени) происходит преобразованиекинетической энергии электронов в оптическое излучение или вэнергию электрического поля, формирующих соответствующийвид изображения.с =t,- ~~. G,F·-;~4а)б)Рис.12.12ззоРаздел З. ЭЛЕКТРОВАКУУМНЫЕ ПРИБОРЫПринцип работы большинства электронно-лучевых трубок сводится к следующему.
Электроны луча, сфокусированные и ускоренныепрожектором,поступаютвотклоняющуюсистему,где под действием электрических и магнитных полей осуществляется пространственное перемещение луча.После отклоняющей системы электронный луч попадает наэкран, представляющий собой конструктивный элемент ЭЛТ сослоем люминофора, нанесенного на дно баллона трубки_. При отсутствии отклонения электронный луч формирует в центре экрана маленькое яркое пятно. Для отвода вторичных электронов,выбиваемых лучом с поверхности экрана, на внутреннюю поверхность трубки наносите.я проводящий слой5 (см.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
