<Desc/Clms Page number 1>
ELEMENT DE CIRCUIT ELECTRIQUE DU TYPE SEMI-CONDUCTEUR
La présente invention est relative à des redresseurs du type à contact, et elle concerne plus particulièrement la mise en oeuvre des phénomènes de semi-conduction, tels que ceux fournis par des ca- thodes thermoioniques du type à revêtement d'oxyde.
- La théorie de l'émission des électrons à partir de cathodes revêtues d'oxyde n'est pas encore complètement connue, bien qu'il soit de plus en plus établi que les phénomènes d'émission observés sont ceux auxquels on devrait s'attendre si le revêtement de cathode était considéré comme un semi-conducteur de type analogue aux surfa- -oes de certains éléments plus familiers des redresseurs. Les tra- vaux sur l'émission à partir de cathodes revêtues d'oxyde nous ont conduit à la conclusion qu'une telle cathode, lorsqu'elle est chauf- fée, devrait présenter certains des phénomènes de contact observés
<Desc/Clms Page number 2>
dans le cas de redresseurs, et en particulier qu'elle devrait se comporter d'une façon analogue à celle des redresseurs à cristaux, tels que ceux utilisés dans les circuits radio à haute fréquence.
On a découvert que ces conclusions étaient, au moins par- tiellement, confirmées par l'expérience. En conséquence, la pré- sente invention prévoit notamment un élément de circuit électrique d'un type semi-conducteur comportant un élément conducteur ayant des moyens d'émission d'électrons par revêtement d'oxyde, tels qu'un élément de chauffage intérieur destiné à chauffer le dit revêtement pour le rendre thermoioniquement émetteur, et un ou plusieurs élé- ments placés en contact avec le dit revêtement.
L'invention sera décrite en se référant aux dessins ci- joints, dans lesquels :
La figure 1 montre un graphique illustrant les caractéris- tiques voltage-courant d'un type classique de redresseurs à cristal et d'un redresseur à contact thermoionique suivant la présente in- vention ;
La figure 2 montre un exemple de réalisation d'un redresseur mettant en oeuvre des caractéristiques de l'invention;
La figure 3 montre une caractéristique de redresseur obtenue en chauffant un élément de sonde dans un dispositif comportant des caractéristiques de l'invention;
Les figures 4,5 et 6 montrent un exemple de réalisation d'une forme modifiée; de redresseur suivant la présente invention;
La figure 7 montre une modification des exemples de réalisa- tion des figures 4 à 6.
Par exemple si un morceau de cristal de germanium maintenu dans un support fournissant une connexion électrique vers un cir- cuit extérieur, et si un petit élément de sonde, appelé parfois "moustache de chat", fournissant une seconde borne, sont pressés contre la surface du cristal, il est alors bien connu que le courant qui passe à travers le cristal suit une loi non linéaire en fonction du voltage appliqué à ces bornes.
<Desc/Clms Page number 3>
La courbe de la figure 1, à laquelle l'échelle d'ordon- nées de gauche se rapporte, montre une courbe caractéristique pour un cristal typique. Lorsque la sonde est polarisée positi- vement par rapport au support, le courant est approximativement linéaire par des différences de potentiel excédant environ 0,3 volt , le courant atteignant 20 milLiampères pour 2 volts. Pour des voltages positifs de sonde au-dessous de 0,3 volt, le courant est approximativement proportionnel à la puissance 3/2 de la dif- férence de potentiel appliquée , tandis que pour des voltages néga -tifs le courant inverse peut être imperceptible comparé au cou- rant direct pour des voltages positifs correspondants. Mais lors- que le voltage négatif est augmenté, le courant inverse augmente plus que proportionnellement pour l'augmentation du voltage négatif.
Certains types de cristaux de germanium présentent une ca- ractéristique de résistance négative pour des courants inverses plus grands ; discussion présente ne concerne pas de tels phé- nomènes de semi-c onduction.
On a découvert que si une sonde est placée en contact avec le revêtement émetteur d'une cathode bien connue à chauffage indi- rect, le revêtement étant formé d'un mélange classique de carbonate de baryum, de strontium et de calcium, lorsque la cathode est chauf- -fée à sa température normale de fonctionnement qui est aux environs de 1.000 Kelvin, la sonde et la cathode présentent une caractéris- tique de redresseur, telle que représentée par la courbe 2 de la figure 1 à la quelle les ordonnées de droite se rapportent. Avec la sonde polarisée positivement par rapport au manchon de cathode, une loi normale en puissance 3/2 entre le courant et le voltage appliqué-. est obtenue, cette loi étant similaire à celle d'un cristal, mais présentant une impédance plus élevée.
Pour des polarités négatives de la sonde aucun courant inverse appréciable n'est obtenu. par exemple pour des voltages de la sonde de moins 120 volts le courant inverse est de l'ordre d'un microampère comparé à quelques 3 milli- ampères pour un bon cristal de germanium.
<Desc/Clms Page number 4>
Il apparaît, en conséquence, que l'emploi d'une cathode à chauffage indirect à revêtement d'oxyde, en relation avec une électrode sonde faisant contact avec la surface revêtue,fournit un nouveau dispositif de redresseur à contact, tel que les redres- seurs au silicium et au germanium, et a une meilleure caractéris- tique de courant inverse.
Un exemple de réalisation d'un redresseur mettant en oeuvre des caractéristiques de l'invention est représenté schématiquement dans la figure 2, dans laquelle la cathode à chauffage indirect 3 est montée à l'aide d'isolateurs d'espacement 4 et 5, d'une façon bien connue, sur une presse 6 placée dans l'enveloppe 7 du disposi- tif. La cathode 3 comprend un manchon en nickel 8 enfermant un élé- ment de chauffage 9 et comportant un revêtement 10 d'un mélange des oxydes mentionnés oi-dessus. Une des tiges de support 11, portant les isolateurs 4 et 5, possède un petit fil sonde 12 de tungstène ou d'autre substance convenablement rigide. La sonde est prêféra- blement pourvue d'une boucle 13 de façon qu'elle puisse presser contre la couche d'oxyde 10.
On a trouvé qu'un fil de tungstène, de 0,13 mm de diamètre, combine la rigidité nécessaire tout en main -tenant une pression constante sur la couche d'oxyde. Afin que la couche émettrice puisse être plus aisément rendue active pendant la fabrication, une anode 14 est prévue avec une ouverture pour le passage de la sonde 12. Si on le désire, une grille de contr6le indiquée en 15 peut aussi être placée entre les électrodes cathode et anode . Il est indiqué que la grille 15 est représentée purement schématiquement sur le dessin, et que les variantes d'arrangement d'électrodes évidentes pour les experts peuvent être prévues pour utiliser l'émission thermoionique de la cathode 10. Ainsi des par- ties émissives séparées peuvent aisément être prévues sur le manchon de cathode.
Il doit être noté que la courbe 1 de la figure 1 a été ob- tenue lorsque la cathode était chauffée à la température normale d'émission de 1.000 Kelvin (température absolue). Des résultats satisfaisants peuvent être obtenus avec des températures de cathode
<Desc/Clms Page number 5>
plus basses, lorsque simplement la pente de la caractéristique avant est affectée, comme représenté dans la figure 1 par la courbe 2'.
Aveo le type de construction représenté dans la figure 2, il a été trouvé que le courant direct maximum, qui peut passer à travers le dispositif, est limité par la charge de la cathode, la- quelle doit être restreinte au même ordre de grandeur que celle, qui peut être obtenue pour une émission thermoionique normale.Ain- si avec une sonde de 0,13 mm de diamètre, des courants continus de l'ordre de 25 milliampères peuvent être transmis. Le diamètre de la sonde ne doit pas diminuer jusqu'à une valeur telle que la sonde soit appréciablement chauffée, car, comme il sera exposé plus loin, de nouveaux phénomènes apparaîtraient.
Le voltage inverse limité dans un redresseur, suivant les caractéristiques de l'invention, dépend de la température de cathode (et par suite le courant inver- se au contact de la sonde), ainsi que du voltage de rupture de la couché d'oxyde. Avec de petits courants de l'ordre de 1 micro- ampère, qui peuvent être obtenus avec des exemples de réalisation de l'invention, on applique des voltages inverses excédant 150 volts sans dommage.
Il sera évident pour l'homme de l'art qu'il peut y avoir un grand nombre d'usages pour des redresseurs suivant la présente invention. Un de ces usages est l'emploi d'un tel redresseur comme détecteur de micro-ondes au lieu d'un cristal, tandis qu'un autre usage est son emploi dans un récepteur radio-électrique, l'électrode revêtue d'oxyde servant aussi de cathode pour un tube thermoionique normal. Le circuit est analogue à un circuit utilisant un tube thermoionique diode-triode, le détecteur diode thermoionique étant remplacé par le redresseur thermoionique à contact, suivant la pré- sente invention.
En revenant maintenant à la discussion des cristaux on a trouvé récemment qu'un cristal de germanium peut fonctionner dans lu région des courants inverses, et qu'une seconde sonde (indiquée ici comme électrode émettrice), polarisée légèrement positivement
<Desc/Clms Page number 6>
par rapport au réceptacle du cristal, peut être maintenue en con- tact avec le cristal au voisinage de la première sonde (indiquée ici comme électrode collectrice). Un changement dans le voltage appliqué à l'électrode émettrice altère profondément la conducti- vité du chemin dans le cristal dans le circuit de l'électrode col- lectrice.
Ainsi, si une force électro-motrice alternative est ap- pliquée sur le circuit émetteur, une force électromotrice alterna- tive correspondante apparaît dans le circuit collecteur, la puissan- ce à courant alternatif dans le circuit collecteur étant plus gram- de dans des conditions convenables, que celle appliquée dans le cir -cuit émetteur. Ce type d'élément de circuit à cristal a été dési- gné sous le nom de "Transistor" etpeut être utilisé dans des cir- cuits amplificateurs ou oscillateurs à la place d'un tube triode thermoionique. Le cristal et son réceptacle sont considérés comme la cathode, la courbe polarisée positivement ou électrode émettrice étant la grille, et la sonde polarisée négativement ou électrode collectrice étant l'anode du tube.
On a découvert des phénomènes analogues à ceux décrits ci-dessus en ce qui concerne les "transis- tors", et ces phénomènes peuvent être provoqués au moyen d'une ca- thode à revêtement d'oxyde.
Dans les expériences exécutées par nous, il a été observé que si, dans un redresseur suivant la présente invention, une se- conde'sonde est placée près de la première sonde polarisée négati- vement, aucun changement important dans la conductivité du chemin associé avec la première sonde ne se produit lorsque la polarisa- tion positive sur la seconue sonde change, c.à.d. que l'effet de transistor est absent ou négligeable. Ceci est compréhensible en raison du courant inverse négligeable obtenu, mais l'absence du courant inverse est cependant inattendu.
Il paraît probable que la fonction travail pour les électrons entrant dans la surface du semi-conducteur à partir de la sonde métallique agit effectivement pour établir une couche limite plus élevée que les énergies ther- miques des électrons dans la sonde à la température utilisée pour la sonde. En augmentant la température de la sonde les électrons
<Desc/Clms Page number 7>
doivent recevoir suffisamment d'énergie pour surmonter la couche limite ou barrière. L'expérience a montré qu'il en était bien ainsi.
On a observé que si, à la place d'un point sonde pola- risé négativement, une boucle de fil de tungstène, chauffée à en- viron 1000 absolus ou degrés Kelvin, était utilisée en remplace- ment, alors la caractéristique voltage-courant dans le circuit de la sonde devenait analogue à celui d'un cristal de germaniun, et une caractéristique de courant, inverse du type normalement asso- cié avec une couche barrière ou limite, est obtenue. Une courbe caractéristique typique pour la forme de redresseur modifiée est représentée dans la figure 3.
En fonctionnant dans la région où le courant inverse commence à croître rapidement avec l'augmentation du voltage négatif de sonde appliqué, c.à.d. dans la région du point A, la conductivité de ce circuit est influencée par le volta- ge appliqué dans le second circuit de sonde d'une manière analogue à ce qui est obtenu dans un transistor à cristal, et la possibilité d'utiliser des circuits amplificateurs ou oscillateurs est ainsi établi e.
Suivant un aatre aspect de l'invention, on a prévu un élé- ment de circuit électrique comprenant une cathode à chauffage indi- rect revêtue d'une cauche d'oxyde, une électrode émettrice d'élec- trons en contact avec la dite couche et adaptée pour être chauffée dans la région de ce contact jusqu'à la température de la cathode, et une électrode collectrice faisant contact avec la dite couche au voisinage de la dite région, de façon que le courant sur la dite électrode collectrice puisse être commandé par un potentiel appli- qué à la dite électrode émettrice d'électrons.
Un exemple de réalisation de l'invention, suivant un de ses aspects, est montré dans les figures 4 à 6, sur lesquelles l'ensem- ble cathode et sonde 16 comprend un manchon de cathode en nickel 17 renfermant un élément chauffant 18. Une paire de manchons de céra- mique 19 et 20 passent à travers des ouvertures dans le manchon de cathode, les extrémités correspondantes des manchons de céramique
<Desc/Clms Page number 8>
venant juste au niveau, ou étant légèrement au-dessus de la surface extérieure du manchon métallique de cathode. Les autres extrémités des manchons de céramique sont supportées par une pièce 21 soudée au manchon de cathode. Une paire de fils fins en tungstène 22 et 23 sont vissés dans des trous respectifs dans les manchons de céra- mique pour former deux boucles parallèles à la surface du manchon de cathode.
Le manchon de cathode, dans le voisinage des boucles de fil de tungstène qui servent de sonde, est recouvert d'un revê- tement standard de mélange d'oxydes 24, de façon que les boucles y soient comprises. Les fils de tungstène, utilisés, avaient un diamètre de 0,13 mm et étaient espacés de 0,13 mm l'un de l'autre.
Ils étaient éloignés d'environ la moitié de cette distance de la surface du manchon de cathode. L'ensemble de la cathode est sup- porté au moyen d'isolateurs en mica 25 et 26 montés sur des tiges de support 27 et 28 scellés dans la pièce 29 d'une enveloppe de type normal 30. Pour faciliter l'activité de la cathode, une anode 31 est aussi prévue sur la structure d'électrode. Etant donné que les boucles de fils sont prises dans le revêtement de cathode, elles atteignent la température de la cathode sans moyen de chauffage séparé.
Il a été trouvé que si les deux sondes présentent des sur- faces étendues, ceci conduit à de basses impédances de circuit. Pour cette raison, lorsqu'une impédance de sortie plus élevée est néces- saire, il est préférable de modifier la structure, comme représenté dans la. figure 7, en utilisant une électrode collectrice sous la force d'une sonde pointue 32. Cette sonde peut être faite au moyen d'un fil plus fin que celui de la boucle, et peut être carburé à son extrémité pour augmenter sa résistance de contact avec la couche d'oxydes.
De façon à.augmenter encore l'impédance de sortie du dispo- sitif, en utilisant la modification de la figure 7, on a trouvé qu' il était désirable de maintenir la température de la sondée collec- trice aussi basse que possible. On réduit, en conséquence, le cou- rant de chauffage de la cathode, et on peut laisser passer un courant
<Desc/Clms Page number 9>
à travers la boucle émettrice 23 pour compenser la réduction de température de la cathode.
Bien que l'invention ait été décrite en relation avec des exemples particuliers de réalisation et certaines modifications de ceux-ci, il doit être bien compris que cette description est donnée simplement à titre d'exemple et non pas comme une limita- tion de la portée de l'invention.
<Desc / Clms Page number 1>
SEMI-CONDUCTIVE ELECTRICAL CIRCUIT ELEMENT
The present invention relates to contact type rectifiers, and it relates more particularly to the use of semi-conduction phenomena, such as those provided by thermionic cathodes of the oxide coating type.
- The theory of electron emission from oxide-coated cathodes is not yet fully understood, although it is increasingly established that the observed emission phenomena are what one should expect if the cathode coating was regarded as a semiconductor type analogous to the surfaces of some more familiar elements of rectifiers. The work on emission from oxide coated cathodes has led us to the conclusion that such a cathode, when heated, should exhibit some of the observed contact phenomena.
<Desc / Clms Page number 2>
in the case of rectifiers, and in particular that it should behave in a manner analogous to that of crystal rectifiers, such as those used in high frequency radio circuits.
It was found that these conclusions were, at least partially, confirmed by experience. Consequently, the present invention provides in particular an electric circuit element of a semiconductor type comprising a conductive element having means for emitting electrons by oxide coating, such as an internal heating element intended for heating said coating to render it thermionically emitting, and one or more elements placed in contact with said coating.
The invention will be described with reference to the accompanying drawings, in which:
Fig. 1 shows a graph illustrating the voltage-current characteristics of a conventional type of crystal rectifiers and a thermionic contact rectifier according to the present invention;
FIG. 2 shows an exemplary embodiment of a rectifier implementing characteristics of the invention;
FIG. 3 shows a rectifier characteristic obtained by heating a probe element in a device comprising characteristics of the invention;
Figures 4, 5 and 6 show an embodiment of a modified form; rectifier according to the present invention;
FIG. 7 shows a modification of the exemplary embodiments of FIGS. 4 to 6.
For example if a piece of germanium crystal held in a holder providing an electrical connection to an external circuit, and if a small probe element, sometimes called a "cat's mustache", providing a second terminal, are pressed against the surface of the crystal, it is then well known that the current which passes through the crystal follows a nonlinear law as a function of the voltage applied to these terminals.
<Desc / Clms Page number 3>
The curve in Figure 1, to which the left ordinate scale relates, shows a characteristic curve for a typical crystal. When the probe is positively biased with respect to the medium, the current is approximately linear with potential differences exceeding about 0.3 volts, the current reaching 20 milLiamps per 2 volts. For positive probe voltages below 0.3 volts the current is approximately proportional to the 3/2 power of the applied potential difference, while for negative voltages the reverse current may be imperceptible compared to direct current for corresponding positive voltages. But as the negative voltage is increased, the reverse current increases more than proportionally for the increase in the negative voltage.
Certain types of germanium crystals exhibit a negative resistance characteristic for larger reverse currents; this discussion does not concern such semiconductor phenomena.
It has been found that if a probe is placed in contact with the emitting coating of a well known indirectly heated cathode, the coating being formed from a conventional mixture of barium carbonate, strontium and calcium, when the cathode is heated to its normal operating temperature which is around 1,000 Kelvin, the probe and the cathode have a rectifier characteristic, as represented by curve 2 of figure 1 at which the ordinates on the right relate. With the probe polarized positively with respect to the cathode sleeve, a normal power law 3/2 between the current and the applied voltage -. is obtained, this law being similar to that of a crystal, but having a higher impedance.
For negative polarities of the probe no appreciable reverse current is obtained. for example for probe voltages of minus 120 volts the reverse current is of the order of a microampere compared to some 3 milliamperes for a good germanium crystal.
<Desc / Clms Page number 4>
It appears, therefore, that the use of an indirectly heated oxide-coated cathode, in connection with a probe electrode contacting the coated surface, provides a new contact rectifier device, such as the rectifiers. silicon and germanium, and has a better reverse current characteristic.
An exemplary embodiment of a rectifier embodying characteristics of the invention is shown schematically in FIG. 2, in which the indirectly heated cathode 3 is mounted using spacing insulators 4 and 5, d in a well known manner, on a press 6 placed in the casing 7 of the device. The cathode 3 comprises a nickel sleeve 8 enclosing a heating element 9 and having a coating 10 of a mixture of the oxides mentioned above. One of the support rods 11, carrying the insulators 4 and 5, has a small probe wire 12 of tungsten or other suitably rigid substance. The probe is preferably provided with a loop 13 so that it can press against the oxide layer 10.
It has been found that a tungsten wire, 0.13 mm in diameter, combines the necessary rigidity while maintaining constant pressure on the oxide layer. In order that the emitting layer can be more easily made active during manufacture, an anode 14 is provided with an opening for the passage of the probe 12. If desired, a control grid indicated at 15 can also be placed between the electrodes. cathode and anode. It is indicated that the grid 15 is shown purely schematically in the drawing, and that the alternative arrangements of electrodes obvious to experts may be provided to use the thermionic emission of the cathode 10. Thus the separate emissive parts. can easily be provided on the cathode sleeve.
It should be noted that curve 1 of Figure 1 was obtained when the cathode was heated to the normal emission temperature of 1000 Kelvin (absolute temperature). Satisfactory results can be obtained with cathode temperatures
<Desc / Clms Page number 5>
lower, when simply the slope of the forward characteristic is affected, as shown in Figure 1 by curve 2 '.
With the type of construction shown in figure 2, it has been found that the maximum forward current, which can pass through the device, is limited by the load on the cathode, which must be restricted to the same order of magnitude as that, which can be obtained for a normal thermionic emission. Thus with a probe of 0.13 mm in diameter, continuous currents of the order of 25 milliamperes can be transmitted. The diameter of the probe should not decrease to a value such that the probe is appreciably heated, because, as will be explained later, new phenomena would appear.
The limited reverse voltage in a rectifier, according to the characteristics of the invention, depends on the cathode temperature (and therefore the reverse current in contact with the probe), as well as on the breakdown voltage of the oxide coating. . With small currents of the order of 1 microampere, which can be obtained with exemplary embodiments of the invention, reverse voltages exceeding 150 volts are applied without damage.
It will be obvious to those skilled in the art that there can be a large number of uses for straighteners according to the present invention. One of these uses is the use of such a rectifier as a microwave detector instead of a crystal, while another use is its use in a radio receiver, the oxide coated electrode serving also cathode for a normal thermionic tube. The circuit is analogous to a circuit using a diode-triode thermionic tube, the thermionic diode detector being replaced by the contact thermionic rectifier, according to the present invention.
Returning now to the discussion of crystals, it has recently been found that a germanium crystal can operate in the reverse current region, and that a second probe (indicated here as the emitting electrode), slightly positively polarized
<Desc / Clms Page number 6>
relative to the crystal receptacle, can be maintained in contact with the crystal in the vicinity of the first probe (referred to herein as the collecting electrode). A change in the voltage applied to the emitter electrode profoundly alters the conductivity of the path through the crystal in the collector electrode circuit.
Thus, if an alternating electro-motive force is applied to the emitting circuit, a corresponding alternating electromotive force appears in the collector circuit, the ac power in the collector circuit being greater under conditions. suitable than that applied in the transmitter cir -cuit. This type of crystal circuit element has been referred to as a "transistor" and can be used in amplifier or oscillator circuits in place of a thermionic triode tube. The crystal and its receptacle are considered to be the cathode, the positively polarized curve or emitting electrode being the grid, and the negatively polarized probe or collecting electrode being the anode of the tube.
Similar phenomena to those described above have been found with respect to "transistors", and these phenomena can be caused by means of an oxide-coated cathode.
In the experiments performed by us, it has been observed that if, in a rectifier according to the present invention, a second probe is placed near the first negatively polarized probe, no significant change in the conductivity of the path associated with the first probe only occurs when the positive polarization on the second probe changes, ie. that the transistor effect is absent or negligible. This is understandable because of the negligible reverse current obtained, but the absence of the reverse current is however unexpected.
It seems likely that the work function for electrons entering the semiconductor surface from the metallic probe actually acts to establish a boundary layer higher than the thermal energies of the electrons in the probe at the temperature used for the probe. probe. By increasing the temperature of the probe the electrons
<Desc / Clms Page number 7>
must receive enough energy to overcome the boundary or barrier layer. Experience has shown this to be the case.
It has been observed that if, instead of a negatively polarized probe point, a loop of tungsten wire, heated to about 1000 absolute or degrees Kelvin, is used as a replacement, then the voltage-current characteristic in the circuit of the probe became analogous to that of a germaniun crystal, and a current characteristic, inverse of the type normally associated with a barrier or boundary layer, is obtained. A typical characteristic curve for the modified rectifier shape is shown in Figure 3.
When operating in the region where the reverse current begins to increase rapidly with increasing negative applied probe voltage, i.e. in the region of point A, the conductivity of this circuit is influenced by the voltage applied in the second probe circuit in a manner analogous to what is obtained in a crystal transistor, and the possibility of using circuits amplifiers or oscillators is thus established e.
According to another aspect of the invention, there is provided an electrical circuit element comprising an indirectly heated cathode coated with an oxide layer, an electron emitting electrode in contact with said layer. and adapted to be heated in the region of this contact up to the temperature of the cathode, and a collecting electrode making contact with said layer in the vicinity of said region, so that the current on said collecting electrode can be controlled by a potential applied to said electron-emitting electrode.
An exemplary embodiment of the invention, according to one of its aspects, is shown in FIGS. 4 to 6, in which the cathode and probe assembly 16 comprises a nickel cathode sleeve 17 enclosing a heating element 18. A pair of ceramic sleeves 19 and 20 pass through openings in the cathode sleeve, the corresponding ends of the ceramic sleeves
<Desc / Clms Page number 8>
coming just level with, or being slightly above the outer surface of the metal cathode sleeve. The other ends of the ceramic sleeves are supported by a part 21 welded to the cathode sleeve. A pair of fine tungsten wires 22 and 23 are threaded into respective holes in the ceramic sleeves to form two loops parallel to the surface of the cathode sleeve.
The cathode sleeve, in the vicinity of the tungsten wire loops which serve as a probe, is covered with a standard oxide mixture coating 24, so that the loops are included therein. The tungsten wires used were 0.13mm in diameter and spaced 0.13mm apart from each other.
They were about half that distance from the surface of the cathode sleeve. The entire cathode is supported by means of mica insulators 25 and 26 mounted on support rods 27 and 28 sealed in part 29 of a normal type casing 30. To facilitate the activity of the cathode. cathode, an anode 31 is also provided on the electrode structure. Since the wire loops are caught in the cathode coating, they reach the temperature of the cathode without a separate heating medium.
It has been found that if both probes have large surfaces, this leads to low circuit impedances. For this reason, when a higher output impedance is required, it is preferable to modify the structure, as shown in. figure 7, using a collecting electrode under the force of a pointed probe 32. This probe can be made by means of a wire thinner than that of the loop, and can be carburized at its end to increase its contact resistance with the oxide layer.
In order to further increase the output impedance of the device, using the modification of Figure 7, it has been found desirable to keep the temperature of the collector probe as low as possible. The heating current of the cathode is therefore reduced, and a current can be passed.
<Desc / Clms Page number 9>
through the emitting loop 23 to compensate for the temperature reduction of the cathode.
Although the invention has been described in connection with particular embodiments and certain modifications thereof, it should be understood that this description is given merely by way of example and not as a limitation of the term. scope of the invention.