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Elektrische Entladungsröhre, in der ein Elektronenbündel auf einen Stoff geworfen wird, dessen elektrische Leitfähigkeit von der Intensität bzw. der Geschwindigkeit der einfallenden
Elektronen abhängig ist
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Entladungsröhre, in der ein
Elektronenbündel auf einen Stoff geworfen wird, dessen elektrische Leitfähigkeit von der Ge- schwindigkeit bzw. der Intensität der einfallenden
Elektronen abhängig ist, und an den ein Potential- unterschied angelegt ist. In dieser Vorrichtung werden von den Primärelektronen in dem bombardierten Stoff Leitungselektronen aus- gelöst, welche als innere Sekundärelektronen bezeichnet werden könnten, und deren Anzahl die der Primärelektronen meist im wesentlichen
Masse überschreitet, so dass die Vorrichtung zur
Verstärkung von Spannungen verwendbar ist.
Bei den bekannten Vorrichtungen ähnlicher
Art besteht der von den Elektronen bombardierte
Stoff aus einem Isolator, z. B. einem Diamant- kristall. Hiebei tritt der Nachteil auf, dass die
Primärelektronen leicht eine negative Ladung im
Kristall erzeugen, und dass auch leicht Sekundär- elektronen festgehalten werden können, so dass weitere Primärelektronen ferngehalten werden und keine erhöhte Leitung auftritt. Um diese
Nachteile zu vermeiden, ist es bekannt, den Primärelektronenstrom nicht ununterbrochen, sondern in Impulsen zuzuführen und an Stelle eines Gleichspannungsunterschiedes eine Wechsel- spannung an den Stoff anzulegen, was die Vor- richtung jedoch sehr verwickelt macht und die
Anwendungen beschränkt.
Bei einer elektrischen Entladungsröhre, in der ein Elektronenbündel auf einen Stoff geworfen wird, dessen elektrische Leitfähigkeit von der
Geschwindigkeit bzw. der Intensität der ein- fallenden Elektronen abhängig ist, und an den ein Potentialunterschied angelegt ist, besteht nach der Erfindung dieser Stoff aus einem licht- empfindlichen Halbleiter, dessen spezifischer
Widerstand zwischen 10 und 106 Ohm liegt.
Auf diese Weise ergibt sich gegenüber den bekannten Vorrichtungen der Vorteil, dass von den Primärelektronen keine negativen Ladungen hinterlassen werden und dass auch keine Sekundär- elektronen festgehalten werden, wobei auch der Verlust an austretenden Sekundärelektronen geringer ist. Ausserdem ist die Gesamtzahl der ausgelösten Sekundärelektronen grösser. Die Wirkung ist vermutlich derart, dass die Primärelektronen bestimmte Elektronen der Atome aus dem Kristallgitter auf ein höheres Energieniveau, das sogenannte Leitungsband, bringen können.
Die grösste Zunahme an Leitfähigkeit wird erhalten, wenn die Dicke des bombardierten Stoffes nahezu gleich der Eindringtiefe der Primärelektronen ist. Auch ist ein Einkristall günstiger als ein polykristallinischer Stoff, da in ersterem die Beweglichkeit der Elektronen grösser ist. Das Primärbündel muss nicht auf einen Punkt konzentriert, sondern möglichst über die ganze Oberfläche des Halbleiters ausgebreitet werden zur Erzielung eines möglichst geringen Verlustes an Leitungselektronen.
Die Frequenzabhängigkeit kann auf Kosten der erhaltenen Verstärkung dadurch verbessert werden, dass der Halbleiter auf höhere Temperatur gebracht oder aber einer konstanten Beleuchtung unterworfen wird. Die beiden Massnahmen erleichtern das Auslösen von Leitungselektronen. Der gleiche Effekt kann durch Hinzufügung geringer Mengen von Beimischungen im Halbleiter erreicht werden.
Als Beispiele von in einer erfindungsgemässen Vorrichtung verwendbaren, lichtempfindlichen Halbleitern können die Elemente Selen mit Hexagonalstruktur, Silizium mit Diamantstruktur, Germanium und die Verbindungen Thalliumsulfid und Bleisulfid genannt werden.
Im allgemeinen wird eine um so grössere Ver- stärkung des Primärstromes erzielt, je grösser die Geschwindigkeit der Primärelektronen und je grösser der Potentialunterschied am Halbleiter ist. Infolge der thermischen Belastbarkeit des Halbleiters werden hier Grenzen gesetzt.
Die Erfindung wird an Hand der beiliegenden
Zeichnung näher erläutert.
Fig. 1 zeigt eine grundsätzliche Anordnung, in der mit 10 der halbleitende Stoff bezeichnet ist, der zwischen zwei Elektroden 11 gefasst ist.
Zwischen den beiden Elektroden 11 liegen das
Galvanometer 12 und eine Batterie 13. Die
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Kathode 14 emittiert Elektronen unter dem Einfluss des von der Batterie 15 hervorgerufenen Potentialunterschiedes zwischen 14 und 10. Die Kathode 14 kann eine Glühkathode sein, in welchem Falle der durch das Galvanometer 10 fliessende Strom von der Emission der Kathode 14 abhängig ist.
In Fig. 2 ist die Kathode der Entladungsröhre 16 mit 17, das Gitter mit 18 und die aus einem Isolierträger 20 des halbleitenden Stoffes 21 bestehende Anode mit 19 bezeichnet. Der Träger kann z. B. aus Glas bestehen. Im halbleitenden Stoff (s. Fig. 3) sind mehrere leitende Stäbe 22 und 23 angebracht, die abwechselnd miteinander verbunden sind. Vier Batterien 24, 25, 26 und 29 dienen für die Zuführung der Glüh-, Anodenund Gitterspannung und zum Anlegen eines Potentialunterschiedes zwischen den Elektroden 22 und 23 im halbleitenden Stoff. Der Ausgangswiderstand und der Kopplungskondensator sind mit 27 bzw. 30 bezeichnet. Die Eingangsspannung wird mittels eines Transformators 28 dem Gitter zugeführt.
In der Fig. 4 ist die Kathode mit 31, das Steuergitter mit 32, Beschleunigungselektroden mit 33 und 35 und eine Fokussierelektrode mit 34 bezeichnet. Die Spannungen für die Röhre werden dem Potentiometer 36 entnommen. Der lichtempfindliche Halbleiter besteht aus einem Monokristall 37, der zwischen zwei Elektroden 38 gefasst ist, welche ferner mit einem Ausgangswiderstand 41 und einer Batterie 39 verbunden sind. Der Kopplungskondensator ist hier mit 43 bezeichnet. Die Anodenspannung für den bombardierten Halbleiter wird über die Mittelanzapfung eines Widerstandes 42 zugeführt, der zwischen den Elektroden 38 angebracht ist. Die Eingangsspannung wird mittels eines Transformators 54 zugeführt.
In Fig. 5 ist die kugelförmige Kathode mit 44 und der lichtempfindliche Halbleiter mit 45 bezeichnet. Die Batterie 46 sorgt für den Potential- unterschied zwischen den beiden. Mit Hilfe einer
Linse 47 wird Licht auf die Photokathode 44 geworfen, wobei der lichtempfindliche Halbleiter von einem Schirm 50 gegen die Einwirkung der
Lichtstrahlen geschützt wird. Die Anordnung mit Kopplungskondensator und Ausgangswiderstand 48 ist gleich derjenigenin den vorhergehenden Figuren.
In Fig. 6 ist ein lichtempfindlicher Halbleiter 53 zwischen einer plattenförmigen Elektrode 51 und einer gazeförmigen Elektrode 52 angebracht.
Die Primärelektronen treffen auf die Fläche des von der Elektrode 52 überdeckten Stoffes. Auf diese Weise ergibt sich eine geringe Impedanz des Halbleiters.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Elektrische Entladungsröhre, in der ein Elektronenbündel auf einen Stoff geworfen wird, dessen elektrische Leitfähigkeit von der Intensität bzw. der Geschwindigkeit der einfallenden Elektronen abhängig ist, und an den ein Potentialunterschied angelegt ist, dadurch gekennzeichnet, dass dieser Stoff aus einem lichtempfindlichen Halbleiter besteht.