Характеристики триода

Рис. 7. Схематическое изображение электроваку-

умного тетрода – а, и его анодная характеристика - б

Недостатком тетрода является наличие вторичной эмиссии с анода, возникающей при попадании на анод электронного луча. То же самое происходит и в триоде, но там вторичные электроны все рано возвращаются на анод. Для устранения этого нежелательного явления разрабо- тана конструкция мощного лучевого тетрода, в котором экранная сетка рас- полагается дальше от анода, чем это дела- ется в обычном тетроде. В результате, при высокой плотности анодного тока прос- транстве экранная сетка–анод образуется заметный пространственный заряд, кото- рый отталкивает вторичные электроны, вылетающие из анода, обратно к аноду.

Конструкция ВИС с холодным катодом, выпол- ненным в виде острия, изо- бражена на рис. 9, а. Радиус закругления острия rк =

20…30 нм. При подаче на анод напряжения Ua= 2…3

В создается электрическое поле напряженностью око- ло 109 В/м. Плотность тока автоэлектронной эмиссии достигает 106…107 А/м2, то есть даже выше, чем при термоэлектронной эмис- сии.

Другой тип холодного катода, применяемого в ВИС, - это катод на МДП структуре. Соответствую- щая конструкция ВИС приведена на рис. 9, б.

Рис. 9. Конструкция ВИС:

а– с холодным катодом; б – с катодом на МДП структуре

К– катод, А – анод, С – сетка

Вданном случае в качестве диэлектрика используется тонкая (1,5 нм) пленка двуокиси кремния (SiO2), а в качестве катода –

тонкая металлическая пленка Al, покрывающая поверхность окисла. Работа выхода электронов из металла, χм, больше, чем

работа выхода из кремния, Si .

При подаче прямого смещения +Uк на катод, электроны из подложки (n-Si) через пленку SiO2 туннелируют в метал-

лическую пленку Al и обеспечивают эмиссию электронов из структуры. При отрицательном напряжении на катоде Uк в

приграничном слое кремниевой подложки на границе Si-SiO2 возникает запираюший слой и ток эмиссии насыщается.

Высокую плотность тока авто- электронной эмиссии, до 8·107 А/м2, обеспечивает катод на основе обратно- смещенного p+-n+ перехода с лавинным пробоем. Конструкция такой ВИС представлена на рис. 10.

Эмитирующий p1+-n+ переход формируется между областями p1+и n+. При подаче обратного напряжения Uобр

на n+-p переход возникает лавинный пробой. При этом лавина электронов локализуется на поверхности структу- ры и перемещается к аноду А.

Электроды сетки С расположены на диэлектрических балках, сформиро- ванных из двуокиси кремния SiO2.

Рис. 10. Конструкция ВИС

с катодом на основе обратно- смещенного p+-n+ перехода

К – катод, А – анод, С – сетка

Простейший газоразряд- ный прибор представляет собой колбу с двумя элек- тродами (рис. 11), в кото- рую обычно закачивается инертный газ (Ne, Ar) под давлением 0,1 Па (атмо- сферное давление составля-ет приблизительно 105 Па). При приложении к электро-дам напряжения 50…100 В вследствие появления элек- трического поля возникают неупругие столкновения между ионизированными ча- стицами газа.

Рис. 11. Газоразрядный прибор

Столкновения частиц приводят к дополни- тельной ионизации газа. В разрядном проме- жутке положительные ионы инертного газа двигаются к катоду, а электроны – к аноду. Обратный переход возбужденных атомов, ионов и молекул обычно сопровождается излучением фотона и получившаяся газо- разрядная плазма начинает светиться. Это явление носит название тлеющего разряда.

Распределение свечения в газоразрядном промежутке характеризуется следующими областями, изображенными на рис. 12, а: 1 – катодная светя- щаяся пленка; 2 – область тлею- щего свечения; 3 – темная об- ласть беспорядочного движения электронов; 4 – область положи- тельного столба; 5 – анодная светящаяся пленка. В непосред- ственной близости от катода эле- ктроны еще не набрали энергии, требующейся для возбуждения газа. Это область прикатодного темного пространства. Разгон электронов в электрическом по- ле приводит к уменьшению ярко- сти свечения из-за снижения эф- фективности сечения захвата электронов.

х

б

Рис. 12. Процессы в газоразрядном промежутке:

а – распределение свечения газа; б – распределение напряженности электрического поля Е

Однако в области 1-2 происходит интенсивная ионизация атомов, в резуль-тате возникает обширная область положи-тельного светящегося столба 4. Распреде-ление напряженности электрического поля E внутри газоразрядного промежутка по-