JP2861755B2 - 電界放出型陰極装置 - Google Patents
電界放出型陰極装置Info
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- JP2861755B2 JP2861755B2 JP27063293A JP27063293A JP2861755B2 JP 2861755 B2 JP2861755 B2 JP 2861755B2 JP 27063293 A JP27063293 A JP 27063293A JP 27063293 A JP27063293 A JP 27063293A JP 2861755 B2 JP2861755 B2 JP 2861755B2
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- type silicon
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J17/00—Gas-filled discharge tubes with solid cathode
- H01J17/38—Cold-cathode tubes
- H01J17/40—Cold-cathode tubes with one cathode and one anode, e.g. glow tubes, tuning-indicator glow tubes, voltage-stabiliser tubes, voltage-indicator tubes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J1/00—Details of electrodes, of magnetic control means, of screens, or of the mounting or spacing thereof, common to two or more basic types of discharge tubes or lamps
- H01J1/02—Main electrodes
- H01J1/30—Cold cathodes, e.g. field-emissive cathode
- H01J1/304—Field-emissive cathodes
- H01J1/3042—Field-emissive cathodes microengineered, e.g. Spindt-type
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2201/00—Electrodes common to discharge tubes
- H01J2201/30—Cold cathodes
- H01J2201/319—Circuit elements associated with the emitters by direct integration
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電界放出型陰極装置に
関するものである。
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】先端が尖った微小なコーン状電極に、強
電界をかけると電子が放出される。このような微小な電
界放出型陰極として、図４に示すようなスピント（Ｓｐ
ｉｎｄｔ）型の電界放出型陰極装置が知られている。
電界をかけると電子が放出される。このような微小な電
界放出型陰極として、図４に示すようなスピント（Ｓｐ
ｉｎｄｔ）型の電界放出型陰極装置が知られている。
【０００３】図４において、１０はガラス等の絶縁基板
で、この上にＡｌ等からなるカソード電極が形成され、
このカソード電極９の上にたとえば、Ｗ、Ｍｏ等の高融
点金属からなり、尖鋭な先端を持つコーン状のカソード
１が形成される。そしてこのカソードは、周囲をＳｉＯ
2 等から成る絶縁層３とその上に形成されたＭｏ、Ｗ、
Ｃｒ等の高融点金属から成るゲート電極２により取り囲
まれた構造を持つ。
で、この上にＡｌ等からなるカソード電極が形成され、
このカソード電極９の上にたとえば、Ｗ、Ｍｏ等の高融
点金属からなり、尖鋭な先端を持つコーン状のカソード
１が形成される。そしてこのカソードは、周囲をＳｉＯ
2 等から成る絶縁層３とその上に形成されたＭｏ、Ｗ、
Ｃｒ等の高融点金属から成るゲート電極２により取り囲
まれた構造を持つ。
【０００４】このような電界放出型陰極装置において、
ゲート電極とカソード１との間に、電界強度が約１０7
Ｖ／ｃｍ程度以上となるように電圧を印加すると、カソ
ード１から電子が放出される。
ゲート電極とカソード１との間に、電界強度が約１０7
Ｖ／ｃｍ程度以上となるように電圧を印加すると、カソ
ード１から電子が放出される。
【０００５】このようなカソードを複数個設けることに
より、所望の電流量に相当する電子ビームを得ることが
できるが、カソードの形状やゲート電極の形状にわずか
なばらつきがあると、各カソードからの電子放出にばら
つきが発生したり、一部の素子の破壊により寿命が短く
なるという好ましくない現象が起こった。
より、所望の電流量に相当する電子ビームを得ることが
できるが、カソードの形状やゲート電極の形状にわずか
なばらつきがあると、各カソードからの電子放出にばら
つきが発生したり、一部の素子の破壊により寿命が短く
なるという好ましくない現象が起こった。
【０００６】この現象を防ぐ一つの方法として、フラン
スの原子力開発庁長官（Ｃｏｍｍｉｓｓａｒｉａｔ ａ
Ｉ’Ｒｎｅｒｇｉｅ Ａｔｏｍｉｑｕｅ，Ｆｒａｎｃ
ｅ）から、カソード電極とカソードとの間に厚さ数Ａ〜
数μｍ程度で、抵抗が数百〜数百万Ω・ｃｍ程度のＳｉ
等の薄膜からなる抵抗層を設ける構造が提案されてい
る。このように、カソードとカソード電極の間に抵抗層
を設けることによって各カソードからの電子放出量のば
らつきを小さくすることができた。また、従来問題にな
っていたカソードとゲート電極の間の絶縁が劣化した場
合、短絡電流が流れ素子が破壊されるという現象も、カ
ソード電極とカソードの間に存在する抵抗層により短絡
状態を引き起こさないため、防ぐことができる。
スの原子力開発庁長官（Ｃｏｍｍｉｓｓａｒｉａｔ ａ
Ｉ’Ｒｎｅｒｇｉｅ Ａｔｏｍｉｑｕｅ，Ｆｒａｎｃ
ｅ）から、カソード電極とカソードとの間に厚さ数Ａ〜
数μｍ程度で、抵抗が数百〜数百万Ω・ｃｍ程度のＳｉ
等の薄膜からなる抵抗層を設ける構造が提案されてい
る。このように、カソードとカソード電極の間に抵抗層
を設けることによって各カソードからの電子放出量のば
らつきを小さくすることができた。また、従来問題にな
っていたカソードとゲート電極の間の絶縁が劣化した場
合、短絡電流が流れ素子が破壊されるという現象も、カ
ソード電極とカソードの間に存在する抵抗層により短絡
状態を引き起こさないため、防ぐことができる。
【０００７】また、他の方法として、双葉電子工業株式
会社からカソード電極とカソードの間に定電流素子を設
ける方法も提案されている（特開平４−２４９０２６号
公報）。
会社からカソード電極とカソードの間に定電流素子を設
ける方法も提案されている（特開平４−２４９０２６号
公報）。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】従来の電流制限用抵抗
層を設ける方法では、抵抗層での電圧降下が大きいた
め、ゲートとカソード電極の間にかける駆動電圧をあげ
る必要があり、また、カソードから放出される電子のば
らつきをおさえる効果が不十分であるという問題点があ
った。また、従来の定電流素子を設ける方法では、ばら
つきをおさえる効果はあるが、電界放出型陰極装置をデ
ィスプレイ用陰極管（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂ
ｅ、以下ＣＲＴと略す）の電子銃に使う場合、放出電子
量を変化させ画面の輝度を変調することが必要であるた
め、適用は不可能であった。
層を設ける方法では、抵抗層での電圧降下が大きいた
め、ゲートとカソード電極の間にかける駆動電圧をあげ
る必要があり、また、カソードから放出される電子のば
らつきをおさえる効果が不十分であるという問題点があ
った。また、従来の定電流素子を設ける方法では、ばら
つきをおさえる効果はあるが、電界放出型陰極装置をデ
ィスプレイ用陰極管（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂ
ｅ、以下ＣＲＴと略す）の電子銃に使う場合、放出電子
量を変化させ画面の輝度を変調することが必要であるた
め、適用は不可能であった。
【０００９】本発明の目的は、これらの欠点をなくし、
ＣＲＴ用の使用に適した、ばらつきがおさえられ、寿命
が長い電界放出型陰極装置を提供することにある。
ＣＲＴ用の使用に適した、ばらつきがおさえられ、寿命
が長い電界放出型陰極装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、急峻な先端形
状を持つ導電体からなるカソードとこのカソードを取り
囲むゲート電極からなる電界放出型陰極装置において、
上記カソードが電流飽和特性を持つ能動素子のドレイン
あるいはコレクタを形成するｎ型半導体あるいはｎ+ 型
半導体領域の上に形成されこの領域と直接直列に接続さ
れ、この能動素子のソースあるいはエミッタと冷陰極の
ゲート電極の間に電圧が加えられるとともに、カソード
を流れる電流量が上記能動素子により変調され、かつ、
上記能動素子のソースとドレインの間あるいはエミッタ
とコレクタの間の耐圧が能動素子のソースあるいはエミ
ッタと冷陰極のゲート電極の間に加えられる電圧よりも
高いことを特徴とする電界放出型陰極装置である。
状を持つ導電体からなるカソードとこのカソードを取り
囲むゲート電極からなる電界放出型陰極装置において、
上記カソードが電流飽和特性を持つ能動素子のドレイン
あるいはコレクタを形成するｎ型半導体あるいはｎ+ 型
半導体領域の上に形成されこの領域と直接直列に接続さ
れ、この能動素子のソースあるいはエミッタと冷陰極の
ゲート電極の間に電圧が加えられるとともに、カソード
を流れる電流量が上記能動素子により変調され、かつ、
上記能動素子のソースとドレインの間あるいはエミッタ
とコレクタの間の耐圧が能動素子のソースあるいはエミ
ッタと冷陰極のゲート電極の間に加えられる電圧よりも
高いことを特徴とする電界放出型陰極装置である。
【００１１】
【作用】本発明電界放出型陰極装置では、カソードから
放出される電子による電流はカソードと直列に接続され
た電流飽和特性を持つ能動素子によって決定されるた
め、カソードの形状やゲート形状のバラツキにより生じ
る電子放出のバラツキは起こらない。また、一部の素子
が破壊しても、そこに流れる電流は電流飽和特性を持つ
能動素子により制限されるので全体の破壊に広がること
はなく、長寿命化が可能となる。
放出される電子による電流はカソードと直列に接続され
た電流飽和特性を持つ能動素子によって決定されるた
め、カソードの形状やゲート形状のバラツキにより生じ
る電子放出のバラツキは起こらない。また、一部の素子
が破壊しても、そこに流れる電流は電流飽和特性を持つ
能動素子により制限されるので全体の破壊に広がること
はなく、長寿命化が可能となる。
【００１２】
【実施例】以下、本発明について図面を参照して詳細に
説明する。
説明する。
【００１３】（実施例１）図１は本発明による電界放出
型陰極装置の第２の請求項に相当する一実施例の断面図
で、同図において１はＭｏからなる先端が尖った形状を
持つカソード、２はＷからなるゲート電極、３はＳｉＯ
2 等からなる絶縁層、４はカソード１の下部に設けられ
た円筒状のｎ型シリコン、５は円筒状のｎ型シリコン４
を取り囲む形状を持つｐ型シリコン、６はｎ+ 型シリコ
ンである。カソード１は高さ０．５〜１μｍ程度のコー
ン状で周辺を直径０．５〜１μｍ程度の間隙を隔て絶縁
層３とゲート電極２により取り囲まれた構造を持つ。ま
た、ｎ型シリコン４、ｐ型シリコン５およびｎ+ 型シリ
コン６は接合型電界効果トランジスタを形成し、ｐ型シ
リコン５の電圧を変化させることにより、ｎ+ シリコン
６からチャネルとなるｎ型シリコン４を流れる電流を制
御することができる。また、この接合型電界効果トラン
ジスタのソース、ドレイン間耐圧は、電子放出のためカ
ソード１とゲート電極２間に印加する電圧よりも高くす
ることが必要で、このため接合電界効果とトランジスタ
のチャネル領域となるｎ型シリコン４の不純物量ｎおよ
び深さｗは、カソード１とｎ+ 型シリコン６の間に印加
する電圧をＶo とすれば、 ｎ≒ｐ ｗ＞２Ｖo ／ε であるように選べば良い。ここで、ｐは、ｎ型シリコン
４を取り囲むｐ型シリコン５の一つのカソードに相当す
る不純物量で、εはシリコンの破壊電界強度である。上
記の条件を満たせば、カソード１とゲート電極２の一部
が破壊し、短絡しても、その部分を流れる電流は破壊し
たカソードに相当するｎ型シリコン４により制限される
ため、装置全体の破壊にはつながらない。
型陰極装置の第２の請求項に相当する一実施例の断面図
で、同図において１はＭｏからなる先端が尖った形状を
持つカソード、２はＷからなるゲート電極、３はＳｉＯ
2 等からなる絶縁層、４はカソード１の下部に設けられ
た円筒状のｎ型シリコン、５は円筒状のｎ型シリコン４
を取り囲む形状を持つｐ型シリコン、６はｎ+ 型シリコ
ンである。カソード１は高さ０．５〜１μｍ程度のコー
ン状で周辺を直径０．５〜１μｍ程度の間隙を隔て絶縁
層３とゲート電極２により取り囲まれた構造を持つ。ま
た、ｎ型シリコン４、ｐ型シリコン５およびｎ+ 型シリ
コン６は接合型電界効果トランジスタを形成し、ｐ型シ
リコン５の電圧を変化させることにより、ｎ+ シリコン
６からチャネルとなるｎ型シリコン４を流れる電流を制
御することができる。また、この接合型電界効果トラン
ジスタのソース、ドレイン間耐圧は、電子放出のためカ
ソード１とゲート電極２間に印加する電圧よりも高くす
ることが必要で、このため接合電界効果とトランジスタ
のチャネル領域となるｎ型シリコン４の不純物量ｎおよ
び深さｗは、カソード１とｎ+ 型シリコン６の間に印加
する電圧をＶo とすれば、 ｎ≒ｐ ｗ＞２Ｖo ／ε であるように選べば良い。ここで、ｐは、ｎ型シリコン
４を取り囲むｐ型シリコン５の一つのカソードに相当す
る不純物量で、εはシリコンの破壊電界強度である。上
記の条件を満たせば、カソード１とゲート電極２の一部
が破壊し、短絡しても、その部分を流れる電流は破壊し
たカソードに相当するｎ型シリコン４により制限される
ため、装置全体の破壊にはつながらない。
【００１４】（実施例２）図２は本発明による電界放出
型陰極装置の第３の請求項に相当する一実施例の断面図
で、同図において１はＭｏからなる先端が尖った形状を
持つカソード、２はＷからなるゲート電極、３はＳｉＯ
2 等からなる絶縁層、４はｎ型シリコン、５はｐ型シリ
コン、６はｎ+ 型シリコン、７は金属製のソース電極、
８は絶縁ゲート型電界効果トランジスタ（Ｉｎｓｕｌａ
ｔｅｄ Ｇａｔｅ ＦｉｅｌｄＥｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎ
ｓｉｓｔｏｒ、以下ＩＧＦＥＴと略す）である。カソー
ド１は高さ０．５〜１μｍ程度のコーン状で周辺を直径
０．５〜１μｍ程度の間隙を隔て絶縁層３とゲート電極
２により取り囲まれた構造を持つ。また、ｎ型シリコン
４、ｐ型シリコン５およびｎ+ 型シリコン６、ソース電
極７、ＩＧＦＥＴゲート８は、ＩＧＦＥＴを形成し、Ｉ
ＧＦＥＴゲート８の電圧を変化させることにより、ソー
ス電極７からチャネルとなるＩＧＦＥＴゲート電極下の
ｐ型シリコン５の表面およびｎ型シリコン４を流れる電
流を制御することができる。また、このＩＧＦＥＴのソ
ース、ドレイン間耐圧は、電子放出のためカソード１と
ゲート電極２間に印加する電圧よりも高くすることが必
要で、このためには図２のｎ型シリコン４の領域をピン
チオフ抵抗として使用し、ＩＧＦＥＴのドレインに相当
するｎ+ 型シリコン６の電圧上昇を吸収するようにすれ
ば、耐圧は高くなる。たとえば、ｐ型シリコン５の濃度
を１×１０1 5 ｃｍ- 3 、ｎ型シリコン４の単位面積当
たりの不純物量を２×１０1 2 ｃｍ- 2 、横方向の長さ
を１０μｍとすれば１００Ｖ以上の耐圧が得られる。こ
のため、カソード１とゲート電極２の一部が破壊し、短
絡しても、その部分を流れる電流は破壊したカソードに
相当するｎ型シリコン４により制限されるため、装置全
体の破壊にはつながらない。
型陰極装置の第３の請求項に相当する一実施例の断面図
で、同図において１はＭｏからなる先端が尖った形状を
持つカソード、２はＷからなるゲート電極、３はＳｉＯ
2 等からなる絶縁層、４はｎ型シリコン、５はｐ型シリ
コン、６はｎ+ 型シリコン、７は金属製のソース電極、
８は絶縁ゲート型電界効果トランジスタ（Ｉｎｓｕｌａ
ｔｅｄ Ｇａｔｅ ＦｉｅｌｄＥｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎ
ｓｉｓｔｏｒ、以下ＩＧＦＥＴと略す）である。カソー
ド１は高さ０．５〜１μｍ程度のコーン状で周辺を直径
０．５〜１μｍ程度の間隙を隔て絶縁層３とゲート電極
２により取り囲まれた構造を持つ。また、ｎ型シリコン
４、ｐ型シリコン５およびｎ+ 型シリコン６、ソース電
極７、ＩＧＦＥＴゲート８は、ＩＧＦＥＴを形成し、Ｉ
ＧＦＥＴゲート８の電圧を変化させることにより、ソー
ス電極７からチャネルとなるＩＧＦＥＴゲート電極下の
ｐ型シリコン５の表面およびｎ型シリコン４を流れる電
流を制御することができる。また、このＩＧＦＥＴのソ
ース、ドレイン間耐圧は、電子放出のためカソード１と
ゲート電極２間に印加する電圧よりも高くすることが必
要で、このためには図２のｎ型シリコン４の領域をピン
チオフ抵抗として使用し、ＩＧＦＥＴのドレインに相当
するｎ+ 型シリコン６の電圧上昇を吸収するようにすれ
ば、耐圧は高くなる。たとえば、ｐ型シリコン５の濃度
を１×１０1 5 ｃｍ- 3 、ｎ型シリコン４の単位面積当
たりの不純物量を２×１０1 2 ｃｍ- 2 、横方向の長さ
を１０μｍとすれば１００Ｖ以上の耐圧が得られる。こ
のため、カソード１とゲート電極２の一部が破壊し、短
絡しても、その部分を流れる電流は破壊したカソードに
相当するｎ型シリコン４により制限されるため、装置全
体の破壊にはつながらない。
【００１５】（実施例３）図３は本発明による電界放出
陰極装置の第４の請求項に相当する一実施例の断面図
で、同図において１はＭｏからなる先端が尖った形状を
持つカソード、２はＷからなるゲート、３はＳｉＯ2 等
からなる絶縁層、４はｎ型シリコン、５はｐ型シリコ
ン、６はｎ+ 型シリコンである。カソードは高さ０．５
〜１μｍ程度のコーン状で周辺を直径０．５〜１μｍ程
度の間隙を隔て絶縁層３とゲート電極２により取り囲ま
れた構造を持つ。また、ｎ型シリコン４はカソード１の
下部に形成されｐ型シリコンに埋め込まれた構造を持
つ。ｎ型シリコン４、ｐ型シリコン５およびｎ+ 型シリ
コン６はバイポーラトランジスタを形成し、バイポーラ
トランジスタのベースとなる５の電圧を変化させること
により、バイポーラトランジスタのエミッタとなるｎ+
型シリコンからバイポーラトランジスタのコレクタにな
るｎ型シリコン４へ流れる電流を制御することができ
る。また、ｎ型シリコン４の深さ方向の長さｗは、カソ
ード１とｎ+ 型シリコン６との間に加える電圧をＶo と
すれば、 ｗ＞２Ｖo ／ε であるように選べば良い。ここで、ｐは、ｎ型シリコン
４を取り囲むｐ型シリコン５の一つのカソードに相当す
る不純物量で、εはシリコンの破壊電界強度である。上
記の条件を満たせば、カソード１とゲート電極２の一部
が破壊し、短絡しても、その部分を流れる電流は破壊し
たカソードに相当するｎ型シリコン４により制限される
ため、装置全体の破壊にはつながらない。
陰極装置の第４の請求項に相当する一実施例の断面図
で、同図において１はＭｏからなる先端が尖った形状を
持つカソード、２はＷからなるゲート、３はＳｉＯ2 等
からなる絶縁層、４はｎ型シリコン、５はｐ型シリコ
ン、６はｎ+ 型シリコンである。カソードは高さ０．５
〜１μｍ程度のコーン状で周辺を直径０．５〜１μｍ程
度の間隙を隔て絶縁層３とゲート電極２により取り囲ま
れた構造を持つ。また、ｎ型シリコン４はカソード１の
下部に形成されｐ型シリコンに埋め込まれた構造を持
つ。ｎ型シリコン４、ｐ型シリコン５およびｎ+ 型シリ
コン６はバイポーラトランジスタを形成し、バイポーラ
トランジスタのベースとなる５の電圧を変化させること
により、バイポーラトランジスタのエミッタとなるｎ+
型シリコンからバイポーラトランジスタのコレクタにな
るｎ型シリコン４へ流れる電流を制御することができ
る。また、ｎ型シリコン４の深さ方向の長さｗは、カソ
ード１とｎ+ 型シリコン６との間に加える電圧をＶo と
すれば、 ｗ＞２Ｖo ／ε であるように選べば良い。ここで、ｐは、ｎ型シリコン
４を取り囲むｐ型シリコン５の一つのカソードに相当す
る不純物量で、εはシリコンの破壊電界強度である。上
記の条件を満たせば、カソード１とゲート電極２の一部
が破壊し、短絡しても、その部分を流れる電流は破壊し
たカソードに相当するｎ型シリコン４により制限される
ため、装置全体の破壊にはつながらない。
【００１６】以上の実施例では、一つのカソードに対
し、一つの電流飽和特性を持つ能動素子が接続去れてい
たが、複数のカソードに対し、一つの電流飽和特性を持
つ能動素子を接続することも可能である。この場合、一
つのカソードが破壊されるとそれが接続される能動素子
に属するカソードは動作しなくなるが、他の能動素子に
属するカソードは正常に働くため、素子の信頼性は向上
し、寿命が伸びるという特徴は発揮できる。
し、一つの電流飽和特性を持つ能動素子が接続去れてい
たが、複数のカソードに対し、一つの電流飽和特性を持
つ能動素子を接続することも可能である。この場合、一
つのカソードが破壊されるとそれが接続される能動素子
に属するカソードは動作しなくなるが、他の能動素子に
属するカソードは正常に働くため、素子の信頼性は向上
し、寿命が伸びるという特徴は発揮できる。
【００１７】
【発明の効果】以上、説明したとおり、本発明によれ
ば、カソードから放出される電子による電流はカソード
と直列に接続された電流飽和特性を持つ能動素子によっ
て決定されるため、カソードの形状やゲート形状のバラ
ツキにより生じる電子放出のバラツキは起こらない。ま
た、一部の素子が破壊しても、そこに流れる電流は電流
飽和特性を持つ能動素子により制限されるので全体の破
壊に広がることはなく、長寿命化が可能となる。さら
に、放出される電子の量は、能動素子により制御される
ため、制御電圧が低くできるという利点があり、ＣＲＴ
用の使用に適した、ばらつきがおさえられ、寿命が長い
電界放出型陰極装置を可能にするという効果を有す。
ば、カソードから放出される電子による電流はカソード
と直列に接続された電流飽和特性を持つ能動素子によっ
て決定されるため、カソードの形状やゲート形状のバラ
ツキにより生じる電子放出のバラツキは起こらない。ま
た、一部の素子が破壊しても、そこに流れる電流は電流
飽和特性を持つ能動素子により制限されるので全体の破
壊に広がることはなく、長寿命化が可能となる。さら
に、放出される電子の量は、能動素子により制御される
ため、制御電圧が低くできるという利点があり、ＣＲＴ
用の使用に適した、ばらつきがおさえられ、寿命が長い
電界放出型陰極装置を可能にするという効果を有す。
【図１】接合型電界効果トランジスタを用いた電界放出
型陰極装置の一実施例の断面図である。
型陰極装置の一実施例の断面図である。
【図２】絶縁ゲート型電界効果トランジスタを用いた電
界放出型陰極装置の一実施例の断面図である。
界放出型陰極装置の一実施例の断面図である。
【図３】バイポーラトランジスタを用いた電界放出型陰
極装置の一実施例の断面図である。
極装置の一実施例の断面図である。
【図４】従来の電界放出型陰極装置の断面図である。
１ カソード ２ ゲート電極 ３ 絶縁層 ４ ｎ型シリコン ５ ｐ型シリコン ６ ｎ+ 型シリコン ７ ソース電極 ８ ＩＧＦＥＴゲート ９ カソード電極 １０ 基板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01J 1/30 H01J 9/02 H01J 31/12
Claims (4)
- 【請求項１】急峻な先端形状を持つ導電体からなるカソ
ードとこのカソードを取り囲むゲート電極からなる電界
放出型陰極装置において、上記カソードが電流飽和特性
を持つ能動素子のドレインあるいはコレクタを形成する
ｎ型半導体あるいはｎ+ 型半導体領域の上に形成されこ
の領域と直接直列に接続され、この能動素子のソースあ
るいはエミッタと冷陰極のゲート電極の間に電圧が加え
られるとともに、カソードを流れる電流量が上記能動素
子により変調され、かつ、上記能動素子のソースとドレ
インの間あるいはエミッタとコレクタの間の耐圧が能動
素子のソースあるいはエミッタと冷陰極のゲート電極の
間に加えられる電圧よりも高いことを特徴とする電界放
出型陰極装置。 - 【請求項２】前記能動素子が前記ｎ型半導体をチャネル
部およびドレイン部とする接合型電界効果トランジスタ
であり、そのチャネル部の長さが要求される耐圧の値を
半導体の破壊電界強度で除した値よりも大きいことを特
徴とする請求項１記載の電界放出型陰極装置。 - 【請求項３】前記能動素子が前記ｎ+ 型半導体をドレイ
ン部とする絶縁ゲート型電界効果トランジスタであり、
そのドレイン部はピンチオフ抵抗として働くより低濃度
のｎ型半導体領域と接続されることを特徴とする請求項
１記載の電界放出型陰極装置。 - 【請求項４】前記能動素子が前記ｎ型半導体をコレクタ
部とするバイポーラトランジスタであり、そのコレクタ
部の長さが要求される耐圧の値を半導体の破壊電界強度
で除した値よりも大きいことを特徴とする請求項１記載
の電界放出型陰極装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27063293A JP2861755B2 (ja) | 1993-10-28 | 1993-10-28 | 電界放出型陰極装置 |
| DE69407927T DE69407927T2 (de) | 1993-10-28 | 1994-10-28 | Feldemissionskathodenvorrichtung |
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