JPH0440107A - 電界電子放出三極管の駆動方法 - Google Patents

電界電子放出三極管の駆動方法

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JPH0440107A
JPH0440107A JP14809790A JP14809790A JPH0440107A JP H0440107 A JPH0440107 A JP H0440107A JP 14809790 A JP14809790 A JP 14809790A JP 14809790 A JP14809790 A JP 14809790A JP H0440107 A JPH0440107 A JP H0440107A
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JP
Japan
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electrode
gate
cathode electrode
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JP14809790A
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Hiroshi Komatsu
博志 小松
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Seiko Epson Corp
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Seiko Epson Corp
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野コ 本発明は電界電子放出三極管の駆動方法に関し、とりわ
け、アノード出力信号がゲート制御信号に比例的に制御
される電界電子放出三極管の駆動方法に関する。
[従来の技術] 従来の電界電子放出三極管の駆動方法は、グレイ(H,
F、Gray)らがI EDM86、p、776、(1
986)に報告しているような、電圧型のゲート制御信
号によりアノード出力信号を制御する駆動方法であった
[発明が解決しようとする課題] しかし前述の従来技術による電界電子放出三極管の駆動
方法の場合、アノード電流はゲート電圧に指数関数的に
変化するため、リニア増幅器や光変換デバイスなどゲー
ト制御信号に対しアノード出力が比例的に制御されるべ
き用途には向がないという問題点があった。
そこで本発明はこのような従来技術の問題点を克服する
ためのもので、その目的とするところは、電界電子放出
三極管のアノード出力をゲート制御信号に対し比例的に
制御して、リニア増幅器や光変換デバイスの駆動に用い
ることができる電界電子放出三極管の駆動方法を提供す
るところにある。
[課題を解決するための手段] 本発明の電界電子放出三極管の駆動方法は、突起状のカ
ソード電極と、該カソード電極に近接して配置されたゲ
ート電極と、前記カソード電極に対向して配置されたア
ノード電極とを少なくも有する構造で、カソード電極に
対し正電位のゲート電極およびアノード電極の電界によ
りカソード電極より電子が電界放出される機構を有する
電界電子放出三極管の駆動方法として、ゲート電極より
カソード電極に流入されるゲート電流によりアノード電
流を制御することを特徴とし、また、ゲート電極に電流
型制御信号を導入し、アノード電極より前記電流型制御
信号の定数倍の電流型増幅信号を導出することを特徴と
し、さらに、アノード電極の表面に蛍光体が具備された
発光型の前記電界電子放出三極管において、蛍光体の発
光強度をゲート電流により制御することを特徴とする。
[実施例] 本発明の電界電子放出三極管の駆動方法を実施例に基づ
きさらに詳述する。
〈実施例1〉 はじめに本発明が適用される電界電子放出三極管の一例
を説明する。第1図(a)および(b)はシリコン単結
晶基板の表面にその異方性エツチングによって形成され
た突起状のカソード電極を有する電界電子放出三極管の
概略平面図およびa−a l線に沿った概略断面図を示
している。この電界電子放出三極管は、 (100)面
方位のn型シリコン単結晶基板1の表面に異方性エツチ
ングによって形成された突起状のカソード電極3と、シ
リコン単結晶基板1の表面に酸化シリコンの絶縁膜2を
介して形成され、カソード電極3の突起先端付近に開口
部を有するゲート電極4と、真空層7を介してカソード
電極3に対向して配置され、ガラス基板などの絶縁性基
板6の表面に形成されたアノード電極5とから構成され
る。カソード電極3は頂角が約90度の円錐型で、高さ
が1μm、低面の直径が約2μmである。絶縁$2の厚
さは約0.6μmである。ゲート電極4は、厚さが約0
.2μmのモリブデン薄膜よりなり、開口部の直径は約
1.4μmである。真空層7の真空度はlXIC1’T
orr以下である。アノード電極5はITO薄膜よりな
るが、導体(例えばアルミニウム)であれば何でもよい
。この電界電子放出三極管の電極間距離はカソード・ゲ
ート間が0.7μm、カソード・アノード間が約50μ
m、ゲート・アノード間も約50μmである。
つぎに、第1図に示した電界電子放出三極管を用いて、
本発明の駆動方法について説明する。
第2図は本発明の電界電子放出三極管の駆動方法のうち
、ゲート電極に電流源を接続しアノード電流を比例的に
制御する駆動方法を説明する概略回路図である。簡単の
ために、電界電子放出三極管を第2図中に示した点線2
1の内部のような記号で表わすことにする。カソード電
極3はK、ゲート電極4はG、アノード電極5はAで表
現している。
回路は、第2図に示すように、カソード電極3を接地し
た状態で、アノード電極3に一定で正電位のVAを印加
し、ゲート電極4にゲート制御信号として電流源27を
接続する。このとき、アノード電極5に流れる電流(ア
ノード電流Io)は、電流源27の電流値Iiの電流増
幅率α倍で10=α・Iiとなり、アノード電流はゲー
ト制御信号に比例的に制御されることになる。
このような電界電子放出三極管のアノード電流がゲート
電流に比例して制御される現象は、発明者のTfI緻な
る実験の結果として明かとなったものである。その実験
結果について説明する。第3図および第4図は発明者に
よって測定された電界電子放出三極管の電気特性を示す
グラフである。第3図はアノード電圧をVak=400
Vと一定にした状態で、ゲート電圧Vgkを0乃至14
0vとしたときのアノード電流Iak31とゲート電流
Igk32をプロットしたグラフである。アノード電流
31とゲート電流32はともにゲート電圧に対して指数
関数的に増加する。これらの電流の和をとりFowle
r−Nordheimプロットを行なうとほぼ直線にな
ることから、電界放出電流はトンネル電流であることが
わかった。第3図のグラフかられかるように、ゲート電
圧によってアノード電流は比例的に制御できない。そこ
でゲート電流とアノード電流の関係を調べる。第4図は
ゲート電流Igkに対するアノード電流Iakの変化を
プロットしたグラフである。これかられかるように、ア
ノード電流はゲート電流に比例して増加する。しかもア
ノード電流量はゲート電流量よりつねに50倍はど多く
、電流増幅率a (=Iak/Igk) =50となる
。より精緻なる実験の結果、アノード電圧Vakが40
0v以上においては、アノード電圧Yakが変化しても
アノード電流、ゲート電流、電流増幅率はほとんど変化
せず、きわめてアノード抵抗(Ra =dVak/dI
ak)が大きいことも判明した。
以上のような実験事実に基づき、アノード電流をゲート
制御信号に比例させる電界電子放出三極管の駆動方法と
して、第2図に示すようなゲート電極の電流型駆動が最
適である。
〈実施例2〉 第5図は本発明の詳細な説明するためのもので、電界電
子放出三極管によって電圧型入力をリニア増幅し電圧型
出力を得るための、電界電子放出三極管の駆動方法を説
明する概略回路図である。
電圧型人力55をvi、電圧型出力56をv。
とする。電圧型入力をゲート電極に入力し、これをリニ
ア増幅してアノード電極より電圧型出力として取り出す
ためには、電界電子放出三極管の特性上、入力側では電
圧・電流変換機能、出力側では電流・電圧変換機能が必
要となる。そこで入力側においては、第5図に示すよう
にカソード電極3を接地した状態で、電圧型人力vi5
5に入力抵抗R154とゲートバイアス電圧VG53を
直列に接続し、電圧型人力vi55を電流型制御信号i
i  (=vi /Ri )に変換してゲート電極4に
導入する。また出力側においては、電界電子放出三極管
の電流増幅率α倍された電流型増幅信号10 (ニーα
・ji)がアノード電流として導出される。これを電圧
型出力に変換するため、アノード電極5に出力抵抗RL
52とアノードバイアス電圧VA51を直列に接続し、
アノード電極5と出力抵抗RL52の中間より電流型増
幅信号10を電圧型出力v056に変換して取り出す。
vo =−RL −io =−a ・RL /Ri  
−、viこのとき電圧増幅率βは、 β (=vo /vi  )  =−a  ・RL /
Riで与えられる。
特に入力側において、電圧型入力を電流型制御信号とし
てゲート電極に導入する方法は本実施例以外にもいくつ
かあるが、ゲート電極の制御信号が電流型であれば本発
明は適用可能である。
〈実施例3〉 第6図は本発明の詳細な説明するためのもので、電界電
子放出三極管を利用した光変換デバイスの構造と駆動方
法を説明する概略断面図である。
光変換デバイスは第1図に示した電界電子放出三極管の
アノード電極5の表面に蛍光体8を具備した構造である
。本光変換デバイスではアノード電極5の表面積が大き
く、アノード電流を大きくするため、カソード電極3を
複数個形成しである。
そのほかの構造は第1図に示したものと同様である。こ
の光変換デバイスを駆動するための回路と駆動方法につ
いて説明する。この光変換デバイスは、カソード電極3
より飛び出した電子がアノード電圧によって加速され、
蛍光体8に照射されて発光するものである。蛍光体80
発光強度はアノード電圧が一定の場合、蛍光体8に流入
するアノード電流に比例する。したがって、この光変換
デバイスの駆動方法はカソード電極3を接地した状態で
、アノード電極5を通して蛍光体8に一定電圧のアノー
ドバイアス電圧VA62を印加し、ゲート電極4に導入
するゲート電流工G61に比例的に制御されたアノード
電流で発光強度を制御する方法である。蛍光体8の発光
強度はゲート電流工G61に比例する。
もし、同一の電界電子放出三極管に異種の蛍光体が具備
され、その異種の蛍光体間で発光効率の異なる場合は、
蛍光体間のアノードバイアス電圧を変えるか、もしくは
ゲート電流にオフセットを加えアノード電流を調節する
ことによって、異種の蛍光体間の発光強度を等しくする
ことができる。
以上の本発明の電界電子放出三極管の駆動方法について
の実施例において、電界電子放出三極管としてシリコン
単結晶基板の異方性エツチングを利用したタイプのもの
について扱ってきたが、本発明はこのタイプに限定され
るものではなく、スピンド(5pindt)が開発した
モリブデンコーンを持つタイプのものや、ラテラル構造
のものにも適用可能である。
[発明の効果] 本発明の電界電子放出三極管の駆動方法は、以下に列記
する発明の効果をもつ。
■アノード電極の出力とゲート制御信号が比例するため
、リニア増幅器として電界電子放出三極管を有効利用で
きる。
■蛍光体などを利用した光変換デバイスの発光強度をゲ
ート制御信号によって比例的に制御できる。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)および(b)はシリコン単結晶基板の表面
にその異方性エツチングによって形成された突起状のカ
ソード電極を有する電界電子放出三極管の概略平面図お
よびa−a’線に沿った概略断面図を示している。 第2図は本発明の電界電子放出三極管の駆動方法のうち
、ゲート電極に電流源を接続しアノード電流を比例的に
制御する駆動方法を説明する概略回路図である。 第3図および第4図は発明者によって測定された電界電
子放出三極管の電気特性を示すグラフである。 第5図は本発明の詳細な説明するためのもので、電界電
子放出三極管によって電圧型入力をリニア増幅し電圧型
出力を得るための、電界電子放出三極管の駆動方法を説
明する概略回路図である。 第6図は本発明の詳細な説明するためのもので、電界電
子放出三極管を利用した光変換デバイスの構造と駆動回
路を説明する概略断面図である。 1・・シリコン単結晶基板 2・・絶縁膜 3・・カソード電極 4・ ・ゲート電極 アノード電極 絶縁性基板 真空層 蛍光体 以上 出願人 セイコーエプソン株式会社 代理人 弁理士 鈴木喜三部 他1名 第1図(a) 第1図(b) 9k (V) 第3図 第2図 10”   10’ 19k (A) 10″ 第4図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)突起状のカソード電極と、該カソード電極に近接
    して配置されたゲート電極と、前記カソード電極に対向
    して配置されたアノード電極とを少なくも有する構造で
    、カソード電極に対し正電位のゲート電極およびアノー
    ド電極の電界によりカソード電極より電子が電界放出さ
    れる機構を有する電界電子放出三極管の駆動方法として
    、ゲート電極よりカソード電極に流入されるゲート電流
    によりアノード電流を制御することを特徴とする電界電
    子放出三極管の駆動方法。
  2. (2)ゲート電極に電流型制御信号を導入し、アノード
    電極より前記電流型制御信号の定数倍の電流型増幅信号
    を導出することを特徴とする請求項1に記載の電界電子
    放出三極管の駆動方法。
  3. (3)アノード電極の表面に蛍光体が具備された発光型
    の前記電界電子放出三極管において、蛍光体の発光強度
    をゲート電流により制御することを特徴とする電界電子
    放出三極管の駆動方法。
JP14809790A 1990-06-06 1990-06-06 電界電子放出三極管の駆動方法 Pending JPH0440107A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000055880A1 (fr) * 1999-03-17 2000-09-21 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Dispositif d'emission d'electrons et dispositif d'affichage d'images utilisant un dispositif d'emission d'electrons

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000055880A1 (fr) * 1999-03-17 2000-09-21 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Dispositif d'emission d'electrons et dispositif d'affichage d'images utilisant un dispositif d'emission d'electrons

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