KR101782474B1 - Multipolar field emission device having single source and method for driving the field emission device - Google Patents

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Abstract

단일 구동 전원을 구비한 다극형 전계 방출 장치 및 단일 전원으로 그 다극형 전계 방출 장치를 구동하는 방법에 관한 것이다. 일 실시예에 따르면, 단일 구동 전원을 구비한 다극형 전계 방출 장치는 하나 이상의 전계 에미터가 형성된 캐소드 전극, 아노드 전극과 캐소드 전극 사이에 형성되며, 전계 에미터로부터 방출된 전자가 통과할 수 있는 개구부를 포함하는 하나 이상의 게이트 전극, 하나 이상의 분배 저항을 포함하고, 분배 저항에 의해 전원부로부터 인가된 전압을 분압하여 하나 이상의 게이트 전극에 인가하는 전압 분압부 및 단일 전원으로 형성되며 전압 분압부로 전압을 인가하는 전원부를 포함할 수 있다.And more particularly, to a method of driving a field emission device using a single power source and a single power source. According to one embodiment, a multi-pole field emission device having a single driving power source is formed between a cathode electrode having at least one electric field emitter, an anode electrode and a cathode electrode, And a voltage dividing unit that divides a voltage applied from the power source unit by a dividing resistor and applies the divided voltage to the at least one gate electrode and a voltage dividing unit formed of a single power source, And a power supply unit.

Description

단일 전원 다극형 전계 방출 장치 및 그의 구동 방법{MULTIPOLAR FIELD EMISSION DEVICE HAVING SINGLE SOURCE AND METHOD FOR DRIVING THE FIELD EMISSION DEVICE}Field of the Invention [0001] The present invention relates to a field-effect transistor, a field-effect transistor,

단일 구동 전원을 구비한 다극형 전계 방출 장치 및 단일 전원으로 그 다극형 전계 방출 장치를 구동하는 방법에 관한 것이다.And more particularly, to a method of driving a field emission device using a single power source and a single power source.

전계 방출 소자(Field Emission Device)는 일반적으로 캐소드에 전계를 인가하여 캐소드 전극 상에 형성된 에미터로부터 전자를 방출시키는 소자이다. 전계 방출 소자 구조는 아노드에 인가된 전압을 이용하여 캐소드 에미터에 전계를 인가하고 아노드로 방출된 전자를 모으는 2극 구조 혹은 게이트 전극에 인가된 전압으로 캐소드로부터 전자를 방출시키고 게이트를 통과한 전자가 아노드에 인가된 전압에 의해 가속되는 3극 구조 등이 있다. 전자빔을 집속하는 등의 더 많은 기능을 위해 전극 수가 추가될 수 있으나 캐소드 상에 형성된 에미터에 전계를 인가하여 전자를 방출시키는 것은 동일하다.A field emission device is generally an element that applies an electric field to a cathode to emit electrons from an emitter formed on the cathode electrode. The field emission device has a bipolar structure that applies an electric field to the cathode emitter using the voltage applied to the anode and collects the electrons emitted by the anode, or a voltage applied to the gate electrode to emit electrons from the cathode, And a three-pole structure in which electrons are accelerated by a voltage applied to an anode. The number of electrodes can be added for more functions such as electron beam focusing, but it is the same to apply an electric field to the emitter formed on the cathode to emit electrons.

한국 공개 특허 제10-2010-0108720호는 전계방출장치 및 그 구동 방법에 대해 개시하고 있다. 일반적인 3극 구조의 전계방출 소자는 전계방출 전류를 제어하는 게이트 전원 및 방출된 전자의 가속 전압을 결정하는 아노드 전원으로 구동되므로 최소 두 개의 구동 전원이 필요하다. Korean Patent Laid-Open No. 10-2010-0108720 discloses a field emission device and a driving method thereof. A field emission device having a general three-pole structure is driven by an anode power source that determines a gate power source for controlling the field emission current and an acceleration voltage for the emitted electrons, so that at least two driving power sources are required.

단일 구동 전원으로 삼극 이상의 전극을 가지는 전계방출장치 및 그 전계방출장치의 구동방법을 제공하기 위함이다. A field emission device having three or more electrodes as a single driving power source, and a driving method of the field emission device.

일 양상에 따른 전계 방출 장치는 하나 이상의 전계 에미터가 형성된 캐소드 전극, 아노드 전극과 캐소드 전극 사이에 형성되며, 에미터로부터 방출된 전자가 통과할 수 있는 개구부를 포함하는 하나 이상의 게이트 전극, 하나 이상의 분배 저항을 포함하고, 그 분배 저항에 의해 전원부로부터 인가된 전압을 분압하여 하나 이상의 게이트 전극에 인가하는 전압 분압부 및 단일 전원으로 형성되며 전압 분압부로 전압을 인가하는 전원부를 포함할 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a field emission device comprising: a cathode electrode formed with at least one electric field emitter; at least one gate electrode formed between an anode electrode and a cathode electrode and including an opening through which electrons emitted from the emitter can pass; And a voltage dividing unit that divides the voltage applied from the power source unit by the dividing resistor and applies the divided voltage to one or more gate electrodes and a power unit that is formed of a single power source and applies a voltage to the voltage dividing unit.

또한, 전계 방출 장치는 캐소드 전극과 전기적으로 연결되어 캐소드 전극에 흐르는 캐소드 전류를 제어하는 전류 제어부를 더 포함할 수 있다.The field emission device may further include a current control unit electrically connected to the cathode electrode to control a cathode current flowing to the cathode electrode.

전류 제어부는 캐소드 전류를 제어하기 위한 제어 신호를 전류 스위칭부에 입력하는 제어신호 발생부 및 그 제어 신호에 따라 캐소드 전류를 온/오프하는 전류 스위칭부를 포함할 수 있다.The current control unit may include a control signal generating unit for inputting a control signal for controlling the cathode current to the current switching unit and a current switching unit for turning on / off the cathode current according to the control signal.

이때, 제어 신호는 OV 내지 5V의 범위의 저전압 펄스 신호 또는 DC 신호일 수 있다.At this time, the control signal may be a low voltage pulse signal or a DC signal in the range of OV to 5V.

전류 스위칭부는 소스 단자에는 상기 전원이 연결되고, 드레인 단자에는 캐소드 전극이 연결되며, 게이트 단자에는 제어 신호가 입력되는 트랜지스터를 포함할 수 있다.The current switching unit may include a transistor having a source terminal connected to the power source, a drain terminal connected to a cathode electrode, and a gate terminal to which a control signal is input.

또한, 전류 스위칭부는 제1 트랜지스터의 게이트 단자에 연결되고, 제2 트랜지스터에 입력되는 제어 신호의 전압을 조절하는 가변저항, 소스 단자에 전원이 연결되고, 드레인 단자에 제2 트랜지스터의 소스 단자가 연결되며, 게이트 단자에 가변 저항이 연결되는 제1 트랜지스터 및 소스 단자에 제1 트랜지스터의 드레인 단자가 연결되고, 드레인 단자에 캐소드 전극이 연결되며, 게이트 단자에 가변저항에 의해 전압이 조절된 제어 신호가 입력되는 제2 트랜지스터를 포함할 수 있다.The current switching unit is connected to the gate terminal of the first transistor and includes a variable resistor for controlling the voltage of a control signal input to the second transistor, a power source connected to the source terminal, and a source terminal of the second transistor connected to the drain terminal. A drain terminal of the first transistor is connected to a source terminal, a cathode electrode is connected to a drain terminal of the first transistor, and a control signal whose voltage is controlled by a variable resistor is connected to the gate terminal of the first transistor. And may include a second transistor to be input.

이때, 제1 트랜지스터는 저전압 트랜지스터이며, 제2 트랜지스터는 고전압 트랜지스터일 수 있다.In this case, the first transistor may be a low-voltage transistor and the second transistor may be a high-voltage transistor.

전압 분압부는 전원부로부터 인가된 전압을 분압하여 제어신호 발생부에 인가하는 분배 저항을 더 포함할 수 있다.The voltage division unit may further include a distribution resistor dividing the voltage applied from the power supply unit and applying the divided voltage to the control signal generation unit.

제어신호 발생부는 무선 통신부를 포함하고, 무선 통신부를 통해 외부로부터 제어 신호를 수신하여 전류 스위칭부에 입력할 수 있다.The control signal generating unit may include a wireless communication unit, and may receive a control signal from the outside through the wireless communication unit and input the control signal to the current switching unit.

이때, 전계 방출 장치의 단일 전원은 음극(negative) 전원이고, 아노드 전극은 접지될 수 있다.At this time, the single power source of the field emission device may be a negative power source and the anode electrode may be grounded.

이때, 각 분배 저항의 값은 게이트 전극에 인가되는 전압이 최소 보장 게이트 전압보다 크도록 하는 제1 조건 및 전류 제어부의 전류 제어시 캐소드 전압이 전류 제어부의 허용 전압보다 크지 않도록 하는 제2 조건을 모두 만족하는 임의의 값일 수 있다.At this time, the value of each distribution resistance is set to a first condition that a voltage applied to the gate electrode is greater than a minimum guaranteed gate voltage, and a second condition that a cathode voltage is not greater than an allowable voltage of the current control unit during current control of the current control unit And may be any value that satisfies.

또한, 각 분배 저항의 값은 제1 조건 및 제2 조건을 만족하는 값들 중에서 그 합이 최대가 되도록 하는 값일 수 있다.In addition, the value of each distribution resistance may be a value that maximizes the sum of the values satisfying the first condition and the second condition.

일 양상에 따르면, 전계 방출 장치의 구동 방법에 있어서, 전압 분압부의 하나 이상의 분배 저항에 대한 저항값을 설정하는 단계, 전원부의 단일 전원을 통해 전압 분압부로 전압을 인가하는 단계, 전압 분압부가 인가된 전압을 분압하여 하나 이상의 게이트 전극에 인가하는 단계 및 전류 제어부가 제어 신호에 따라 캐소드 전극에 흐르는 캐소드 전류를 제어하는 단계를 포함할 수 있다.According to one aspect, there is provided a method of driving a field emission device, comprising: setting a resistance value for at least one distribution resistor of a voltage division unit; applying a voltage to the voltage division unit through a single power supply of the power supply unit; Applying a voltage to the at least one gate electrode, and controlling the cathode current flowing to the cathode electrode according to the control signal.

분배 저항에 대한 저항값을 설정하는 단계는 게이트 전극에 인가되는 전압이 최소 보장 게이트 전압보다 크도록 하는 제1 조건 및 전류 제어부의 전류 제어시 캐소드 전압이 전류 제어부의 허용 전압보다 크지 않도록 하는 제2 조건을 모두 만족하는 값들을 산출하는 단계 및 산출된 값들 중에서 임의의 값을 선택하는 단계를 포함할 수 있다.The step of setting the resistance value for the distribution resistance may include a first condition that a voltage applied to the gate electrode is greater than a minimum guaranteed gate voltage and a second condition that a cathode voltage is not higher than a permissible voltage of the current control unit during current control of the current control unit. Calculating values that satisfy all of the conditions, and selecting any one of the calculated values.

임의의 값을 선택하는 단계는 제1 조건 및 제2 조건을 만족하는 값들 중에서 각 분배 저항에 대한 저항값의 합이 최대가 되도록 하는 값을 선택할 수 있다.The step of selecting an arbitrary value may select a value that maximizes the sum of the resistance values for each distribution resistor among the values satisfying the first condition and the second condition.

이때, 제어 신호는 OV 내지 5V의 범위의 저전압 펄스 신호 또는 DC 신호일 수 있다.At this time, the control signal may be a low voltage pulse signal or a DC signal in the range of OV to 5V.

캐소드 전류를 제어하는 단계는 전계 방출 장치의 단일 전원이 음극(negative) 전원이고 아노드 전극이 접지된 경우, 전류 제어부가 외부로부터 무선 통신을 통해 상기 제어 신호를 수신할 수 있다.The step of controlling the cathode current may be such that when the single power source of the field emission device is a negative power source and the anode electrode is grounded, the current control part may receive the control signal from outside via wireless communication.

단일 전압원에 의해 전계방출 장치를 3극 이상 구동할 수 있고, 특히 아노드가 접지가 되는 음극 고전압 구동의 경우에도 전류 제어 구동을 할 수 있다.The field emission device can be driven by three or more poles by a single voltage source, and current control driving can be performed even in the case of cathode high voltage driving in which the anode is grounded.

도 1은 일반적인 3극 구조의 전계 방출 장치의 일 예를 도시한 것이다.
도 2는 일 실시예에 따른 전계 방출 장치를 도시한 것이다.
도 3은 다른 실시예에 따른 전계 방출 장치를 도시한 것이다.
도 4는 일 실시예에 따라 전계 방출 장치의 분배 저항을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 3의 전계 방출 장치 중의 전류 제어부의 일 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 3의 전계 방출 장치 중의 전류 제어부의 다른 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 3의 전계 방출 장치 중의 전류 제어부의 또 다른 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 일 실시예에 따른 다극 구조의 전계 방출 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 9 및 도 10은 전계 방출 장치의 단일 구동 전원을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 도 10의 전계 방출 장치에서 전류 제어부를 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 일 실시예에 따른 전계 방출 장치를 구동하는 방법을 도시한 것이다.FIG. 1 shows an example of a field emission device having a general three-pole structure.
2 shows a field emission device according to an embodiment.
3 shows a field emission device according to another embodiment.
4 is a view for explaining a distribution resistance of a field emission device according to an embodiment.
5 is a view for explaining an embodiment of a current control unit in the field emission device of FIG.
6 is a view for explaining another embodiment of the current control unit in the field emission device of FIG.
7 is a view for explaining another embodiment of the current control unit in the field emission device of FIG.
8 is a view for explaining a field emission device having a multipole structure according to an embodiment.
9 and 10 are views for explaining a single driving power source of the field emission device.
11 is a view for explaining a current control unit in the field emission device of FIG.
12 illustrates a method of driving a field emission device according to an embodiment.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다. 기재된 기술의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
The details of other embodiments are included in the detailed description and drawings. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the described techniques, and how to accomplish them, will become apparent with reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.

이하, 단일 전원 다극형 전계 방출 장치 및 그의 구동 방법의 실시예들을 도면들을 참고하여 자세히 설명하도록 한다.Hereinafter, embodiments of a single power source multi-pole field emission device and a driving method thereof will be described in detail with reference to the drawings.

도 1은 일반적인 3극 구조의 전계 방출 장치의 일 예를 도시한 것이다. FIG. 1 shows an example of a field emission device having a general three-pole structure.

도 1을 참조하면, 일반적인 3극 구조의 전계 방출 장치는 캐소드 전극(110)과, 아노드 전극(120) 및 게이트 전극(130)을 포함한다. 이때, 캐소드 전극(110)에는 에미터(111)가 형성된다.Referring to FIG. 1, a typical field emission device having a three-pole structure includes a cathode electrode 110, an anode electrode 120, and a gate electrode 130. At this time, the emitter 111 is formed on the cathode electrode 110.

일반적인 전계 방출 장치는 게이트 전극(130)에 인가된 전압으로 캐소드 전극(110) 상에 형성된 에미터(111)에 전계를 인가하여 전자를 방출시키고, 방출된 전자는 게이트 전극의 홀을 통과하여 아노도에 인가된 전압에 의해 가속되는 구조를 갖는다. A typical field emission device applies an electric field to an emitter 111 formed on a cathode electrode 110 with a voltage applied to a gate electrode 130 to emit electrons, And is accelerated by a voltage applied to the circuit.

하지만, 도 1의 일반적인 3극 구조의 전계 방출 장치는 도시된 바와 같이, 전계방출 전류를 제어하는 게이트 전원(150) 및 방출된 전자의 가속 전압을 결정하는 아노드 전원(140)의 최소 두 개의 구동 전원이 필요하게 된다. However, as shown in FIG. 1, the general three-pole field emission device includes a gate power source 150 for controlling the field emission current and an anode power source 140 for determining the acceleration voltage of the emitted electrons. A driving power source is required.

도 2는 일 실시예에 따른 전계 방출 장치를 도시한 것이다.2 shows a field emission device according to an embodiment.

도 2를 참조하면, 일 실시예에 따른 전계 방출 장치는 캐소드 전극(210), 아노드 전극(220), 게이트 전극(230)과 캐소드 전극(210) 상에 형성된 에미터(211), 전원부(240) 및 전압 분압부(250)를 포함할 수 있다. 2, the field emission device according to an exemplary embodiment includes a cathode 210, an anode 220, a gate 230, an emitter 211 formed on the cathode 210, 240 and a voltage dividing unit 250. [

전원부(240)는 단일 구동 전원으로 이루어지며, 캐소드 전극(210) 및 아노드 전극(220) 사이에 전원을 인가한다.The power supply unit 240 is composed of a single driving power source and applies power between the cathode electrode 210 and the anode electrode 220.

전압 분압부(250)는 전원부(240)로부터 캐소드 전극(210) 및 아노드 전극(220) 사이에 인가되는 전압을 분배 저항(R1,R2)을 통해 분압하여 게이트 전극(230)에 인가한다.The voltage division unit 250 divides the voltage applied between the cathode electrode 210 and the anode electrode 220 from the power supply unit 240 through the distribution resistors R 1 and R 2 and applies the divided voltage to the gate electrode 230 do.

따라서, 전원부(240)의 단일 구동 전원으로 3극 구조 이상의 전계방출 장치를 구동할 수 있고 간단한 구조의 전계방출 장치를 구성할 수 있다. 반면, 게이트에 인가된 전압의 제어가 상대적으로 어려워 전계 방출 전류를 임의로 제어하기가 어려울 수 있다.Therefore, the field emission device having a three-pole structure or more can be driven by a single driving power source of the power supply unit 240, and a field emission device having a simple structure can be constructed. On the other hand, the control of the voltage applied to the gate is relatively difficult, and it may be difficult to arbitrarily control the field emission current.

이하, 도 3 내지 도 11을 참조하여 이와 같이 게이트에 인가된 전압의 제어를 용이하게 하는 전계 방출 장치의 다양한 실시예들을 설명한다. Hereinafter, various embodiments of the field emission device that facilitate the control of the voltage applied to the gate as described above will be described with reference to FIGS.

도 3은 다른 실시예에 따른 전계 방출 장치를 도시한 것이다. 도 4는 일 실시예에 따라 전계 방출 장치의 분배 저항을 설명하기 위한 도면이다.3 shows a field emission device according to another embodiment. 4 is a view for explaining a distribution resistance of a field emission device according to an embodiment.

도 3을 참조하면, 전계 방출 장치는 캐소드 전극(210), 아노드 전극(220), 게이트 전극(230)과 캐소드 전극(210) 상에 형성된 에미터(211), 전원부(240) 및 전압 분압부(250)를 포함할 수 있다. 또한, 게이트에 인가된 전압의 제어를 용이하게 하기 위한 전류 제어부(260)를 더 포함할 수 있다.3, the field emission device includes a cathode electrode 210, an anode electrode 220, a gate electrode 230, an emitter 211 formed on the cathode electrode 210, a power source 240, (250). ≪ / RTI > In addition, it may further include a current controller 260 for facilitating control of the voltage applied to the gate.

전원부(240)의 단일 구동 전원으로부터 전압 V는 캐소드 전극(210) 및 아노드 전극(220) 사이에 인가된다. A voltage V is applied between the cathode electrode 210 and the anode electrode 220 from a single driving power supply of the power supply unit 240.

전압 분압부(250)는 분배 저항 R1 및 R2을 통해 인가된 전압 V를 분압하여 게이트 전극(230)에 인가한다. 이때, 아노드 전극(220)에 인가된 아노드 전압(Va)과, 게이트 전극(230)에 인가된 게이트 전압(Vg)은 아래의 수학식 1과 같다.
The voltage division unit 250 divides the voltage V applied through the distribution resistors R 1 and R 2 and applies the divided voltage to the gate electrode 230. At this time, the anode voltage V a applied to the anode electrode 220 and the gate voltage V g applied to the gate electrode 230 are expressed by Equation 1 below.

Figure 112014019575691-pat00001
Figure 112014019575691-pat00001

Figure 112014019575691-pat00002

Figure 112014019575691-pat00002

즉, 게이트 전압(Vg)은 직렬 저항 R1+R2를 흐르는 전류에서 게이트로 누설된 전류(Ig)를 뺀 전류로 인한 R2의 전압 강하로 정의된다.That is, the gate voltage V g is defined as the voltage drop of R 2 due to the current flowing through the series resistor R 1 + R 2 minus the current I g leaked to the gate.

만약, 아노드 전극(210)과 게이트 전극(230)에 인가된 아노드 전압(Va)과 게이트 전압(Vg)이 시간에 따라 일정하다면, 캐소드 전극(210) 상의 에미터(211)로부터 방출되는 전자빔의 양 즉, 캐소드 전류는 캐소드에 직렬로 연결된 전류 제어부(260)의 제어에 따라 결정될 수 있다.If the anode voltage V a and the gate voltage V g applied to the anode electrode 210 and the gate electrode 230 are constant with time, The amount of electron beam emitted, that is, the cathode current, may be determined according to the control of the current control unit 260 connected in series with the cathode.

예를 들어, 전계 방출이 일어날 때 캐소드에 방출된 전자빔이 100 % 아노드 전극(220)에 도달할 경우 게이트 전극(230)의 누설 전류는 없으므로 이때의 게이트 전압(Vg)은 아래의 수학식 2와 같다.
For example, when an electron beam emitted to the cathode reaches the 100% anode electrode 220 when a field emission occurs, there is no leakage current of the gate electrode 230, so the gate voltage V g at this time is given by the following equation 2.

Figure 112014019575691-pat00003
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하지만, 일반적으로 게이트 전극(230)의 누설 전류가 존재하게 되므로, 실제로 게이트 전극(230)에는 수학식 2와 같이 최대로 인가될 수 있는 게이트 전압(Vg) 보다는 낮은 전압이 인가된다.따라서, 전계 방출에 충분한 게이트 전압을 인가하기 위해서는 전압 분압부(250)의 분배 저항 R1 및 R2를 전계 방출 장치에 적합하게 미리 설정할 필요가 있다.However, since a leakage current of the gate electrode 230 is generally present, a voltage lower than the gate voltage V g , which is maximally applied to the gate electrode 230, is applied to the gate electrode 230. Accordingly, In order to apply a sufficient gate voltage to the field emission, the distribution resistors R 1 and R 2 of the voltage division unit 250 must be set in advance in the field emission device.

도 4는 일 실시예에 따라 전계 방출 장치의 분배 저항을 설명하기 위한 도면으로, 도 4를 참조하여 전계방출 장치에 적합한 분배 저항의 값을 결정하는 방법을 설명한다.FIG. 4 is a view for explaining a distribution resistance of a field emission device according to an embodiment. Referring to FIG. 4, a method of determining a value of a distribution resistance suitable for a field emission device will be described.

먼저, 최소 보장 게이트 전압이 Vgmin, 최대 게이트 누설 전류가 Igmax, 캐소드 전극(210)에 연결된 전류 제어부(260)의 허용 전압이 VM, 전계 방출이 시작되는 게이트 전압이 VT라 할 때, 아래의 수학식 3 내지 5의 관계식이 성립한다.First, when the minimum guaranteed gate voltage considered V gmin, up to the gate leakage current I gmax, the gate voltage allowable voltage V M, the field emission start of the current controller 260 is connected to the cathode electrode 210 is V T , The following equations (3) to (5) hold.

Figure 112014019575691-pat00004
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Figure 112014019575691-pat00006
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여기서, IR은 R1+R2의 함수이다. 수학식 3은 분배 저항에 흐르는 전류는 최대 게이트 누설 전류 Igmax 보다 커야 하는 조건에서 유도되고, 수학식 4는 게이트에 인가되는 전압이 최소 보장 게이트 전압 Vgmin 보다 커야 하는 조건에서 유도되며, 수학식 5는 전류 제어부(260)에 의한 전류 제어시 캐소드 전극(210)에 인가되는 캐소드 전압이 전류 제어부(260)의 허용 전압 VM 이상 상승하지 않도록 하는 조건에서 유도될 수 있다.Where I R is a function of R 1 + R 2 . Equation 3 is the current flowing in the resistance distribution is derived from the condition that must be greater than the maximum gate leakage current I gmax, Equation (4) is the minimum guaranteed voltage is applied to the gate voltage V gate gmin The equation (5) is derived under the condition that the cathode voltage applied to the cathode electrode 210 during the current control by the current controller 260 does not rise above the allowable voltage V M of the current controller 260 .

이때, 수학식 4의 제1 조건과 수학식 5의 제2 조건을 모두 만족하는 임의의 값을 분배 저항값으로 결정할 수 있다. 즉, 도 4에 도시된 그래프에서 빗금 친 영역이 제1 조건과 제2 조건을 모두 만족하는 영역이 되고, 빗금 친 영역에서 임의의 R1 및 R2를 선택하여 전계 방출 장치에 설정할 분배 저항값으로 결정할 수 있다. At this time, an arbitrary value that satisfies both the first condition of Equation (4) and the second condition of Equation (5) can be determined as the distribution resistance value. In other words, in the graph shown in FIG. 4, the hatched area is an area that satisfies both the first condition and the second condition, and arbitrary R 1 and R 2 are selected in the hatched area and the distribution resistance value .

하지만, 분배 저항에 의해 전류 누설이 일어나므로 분배 저항값은 R1+R2의 값이 가장 큰 저항값 즉, 도 4의 그래프 상에서 두 함수가 교차하는 지점의 저항값을 선택하는 것이 바람직하다. 아래의 수학식 6 및 수학식 7에 의해 도 4의 그래프 상에서 교차하는 지점에 해당하는 A 지점의 R1+R2의 값과, B 지점에 해당하는 R2 값을 각각 구할 수 있다. 여기서, 수학식 6은 수학식 4와 수학식 5가 서로 같다는 조건에 의해 유도할 수 있고, 수학식 7은 수학식 4로부터 유도할 수 있다.
However, since the current leakage occurs due to the distribution resistance, it is preferable to select the resistance value of the distribution resistance value where the value of R 1 + R 2 is the largest, that is, the resistance value at the point where the two functions intersect on the graph of FIG. The values of R 1 + R 2 at the point A and the values of R 2 corresponding to the point B corresponding to the intersecting points on the graph of FIG. 4 can be obtained by the following Equations (6) and (7) Equation (6) can be derived by the condition that Equation (4) and Equation (5) are equal to each other, and Equation (7) can be derived from Equation (4).

Figure 112014019575691-pat00007
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Figure 112014019575691-pat00008
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예를 들어, V가 5 kV, 최대 전계방출 전류가 4 mA, 게이트 누설 전류가 10 % 즉, 0.4 mA이고, 최소 보장 게이트 전압이 2 k, 전계 방출 시작 전압이 500V인 전계방출 장치를 구동한다고 할 때, 전류 제어부(260)의 허용 전압이 2.5 kV이라면, 분배 저항값은 수학식 6 및 수학식 7로부터 R1은 약 1.67 MΩ, R2는 약 2.49 MΩ으로 결정될 수 있다. For example, to drive a field emission device with V of 5 kV, a maximum field emission current of 4 mA, a gate leakage current of 10%, or 0.4 mA, a minimum guaranteed gate voltage of 2 k, and a field emission start voltage of 500 V When the allowable voltage of the current control unit 260 is 2.5 kV, the distribution resistance value can be determined to be about 1.67 M OMEGA, and R2 about 2.49 M OMEGA from Equations (6) and (7).

이와 같이, 수학식 6 및 수학식 7에 의해 분배 저항값을 결정하고, 결정된 분배 저항값으로 설정하는 경우 전계 방출 장치에서 원하는 구동 특성을 얻을 수 있다.Thus, when the distribution resistance value is determined according to Equations (6) and (7) and set to the determined distribution resistance value, a desired drive characteristic can be obtained in the field emission device.

도 5는 도 3의 전계 방출 장치 중의 전류 제어부의 일 실시예를 설명하기 위한 도면이다. 5 is a view for explaining an embodiment of a current control unit in the field emission device of FIG.

도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 전계 방출 장치는 마찬가지로 캐소드 전극(210), 아노드 전극(220), 게이트 전극(230), 캐소드 전극(210) 상에 형성된 에미터(211), 전원부(240), 전압 분압부(250) 및 전류 제어부(260)을 포함할 수 있다. 이하, 전술한 전계 방출 장치의 구성과 중복되는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.5, the field emission device according to the present embodiment includes a cathode electrode 210, an anode electrode 220, a gate electrode 230, an emitter 211 formed on the cathode electrode 210, A voltage divider 240, a voltage divider 250, and a current controller 260. Hereinafter, a detailed description of the structure overlapping with the structure of the above-described field emission device will be omitted.

이때, 전류 제어부(260)는 도시된 바와 같이 제어 신호 발생부(261) 및 전류 스위칭부(262)를 포함할 수 있다.The current control unit 260 may include a control signal generating unit 261 and a current switching unit 262 as shown in FIG.

제어신호 발생부(261)는 캐소드 전극(210)에 흐르는 캐소드 전류를 제어하기 위한 제어 신호를 전류 스위칭부(262)에 입력한다. 이때, 제어신호는 0V 내지 5V 범위의 저전압 펄스 신호 또는 DC 신호일 수 있다.The control signal generating unit 261 inputs a control signal for controlling the cathode current flowing through the cathode electrode 210 to the current switching unit 262. At this time, the control signal may be a low voltage pulse signal or a DC signal in the range of 0V to 5V.

전류 스위칭부(262)는 제어신호 발생부(261)로부터 입력되는 제어 신호에 따라 캐소드 전류를 온/오프하여 제어할 수 있다.The current switching unit 262 can control the cathode current by turning on / off the cathode current according to the control signal input from the control signal generating unit 261.

전류 스위칭부(262)는 전계효과 트랜지스터(TR)를 포함하고, 전계효과 트랜지스터(TR)를 이용하여 캐소드 전류를 제어할 수 있다. 이때, 트랜지스터(TR)는 고전압에 견딜 수 있는 고전압 MOSFET일 수 있으며, 소스 단자(S)에는 전원부(240)의 단일 구동 전원이 연결되고, 드레인 단자(D)에는 캐소드 전극(210)이 연결되며, 게이트 단자(G)에는 제어신호 발생부(261)와 연결되어 제어신호가 입력된다.The current switching section 262 includes a field effect transistor TR and can control the cathode current using the field effect transistor TR. At this time, the transistor TR may be a high voltage MOSFET that can withstand a high voltage, a single driving power source of the power source 240 is connected to the source terminal S, and a cathode electrode 210 is connected to the drain terminal D And a gate terminal G is connected to a control signal generator 261 to receive a control signal.

도 6은 도 3의 전계 방출 장치 중의 전류 제어부의 다른 실시예를 설명하기 위한 도면이다. 6 is a view for explaining another embodiment of the current control unit in the field emission device of FIG.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 전계 방출 장치는 캐소드 전극(210), 아노드 전극(220), 게이트 전극(230), 캐소드 전극(210) 상에 형성된 에미터(211), 전원부(240), 전압 분압부(250) 및 전류 제어부(260)을 포함할 수 있다. 이하, 전술한 전계 방출 장치의 구성과 중복되는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.6, the field emission device according to the present embodiment includes a cathode electrode 210, an anode electrode 220, a gate electrode 230, an emitter 211 formed on the cathode electrode 210, A power supply unit 240, a voltage divider 250, and a current controller 260. Hereinafter, a detailed description of the structure overlapping with the structure of the above-described field emission device will be omitted.

도 6을 참조하면, 전계 방출 장치의 전류 제어부(260)는 제어신호 발생부(261)과 전류 스위칭부(262)를 포함하고, 이때, 전류 스위칭부(262)는 두 개의 트랜지스터 즉, 제1 트랜지스터(TR1) 및 제2 트랜지스터(TR2)와, 가변 저항(VR)을 포함할 수 있으며, 두 개의 트랜지스터(TR1,TR2)를 사용하여 전류 제어 특성을 높일 수 있다.6, the current control unit 260 of the field emission device includes a control signal generating unit 261 and a current switching unit 262. Here, the current switching unit 262 includes two transistors, that is, The first transistor TR1 and the second transistor TR2 and the variable resistor VR and the current control characteristics can be improved by using the two transistors TR1 and TR2.

여기서, 제1 트랜지스터(TR1)는 전류 제어 특성이 좋은 저전압 MOSFET일 수 있으며, 소스 단자(S)에 전원부(240)의 단일 구동 전원이 연결되고, 드레인 단자(D)에 제2 트랜지스터(TR2)의 소스 단자(S)가 연결되며, 게이트 단자(G)에 가변 저항(VR)이 연결될 수 있다. 제1 트랜지스터(TR1)는 게이트 단자(G)에 연결된 가변 저항(VR)을 통하여 제어 신호 발생부(261)로부터 입력된 제어 신호보다 상대적으로 낮은 저전압의 신호가 입력되도록 하여 캐소드 전류를 제어할 수 있다.Here, the first transistor TR1 may be a low-voltage MOSFET having a good current control characteristic, a single driving power source of the power source 240 is connected to the source terminal S, a second transistor TR2 is connected to the drain terminal D, And a variable resistor VR may be connected to the gate terminal G. [ The first transistor TR1 controls the cathode current by inputting a signal of a low voltage relatively lower than the control signal inputted from the control signal generating section 261 through the variable resistor VR connected to the gate terminal G have.

또한, 제2 트랜지스터(TR2)는 캐소드 전압이 상승할 때 고전압에 견딜 수 있는 고전압 MOSFET일 수 있으며, 소스 단자(S)에는 제1 트랜지스터(TR1)의 드레인 단자(D)가 연결되고, 드레인 단자(D)에는 캐소드 전극(210)이 연결되며, 게이트 단자(G)에는 가변 저항에 의해 전압이 조절된 제어 신호가 입력된다.The second transistor TR2 may be a high voltage MOSFET that can withstand a high voltage when the cathode voltage rises. The drain terminal D of the first transistor TR1 is connected to the source terminal S, A cathode electrode 210 is connected to the gate terminal D and a control signal whose voltage is controlled by a variable resistor is inputted to the gate terminal G. [

도 7은 도 3의 전계 방출 장치 중의 전류 제어부의 또 다른 실시예를 설명하기 위한 도면이다. 7 is a view for explaining another embodiment of the current control unit in the field emission device of FIG.

도 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 전계 방출 장치는 캐소드 전극(210), 아노드 전극(220), 게이트 전극(230), 캐소드 전극(210) 상에 형성된 에미터(211), 전원부(240), 전압 분압부(250) 및 전류 제어부(260)를 포함할 수 있다. 전류 제어부(260)는 제어신호 발생부(261)와 전류 스위칭부(262)를 포함할 수 있으며, 전류 스위칭부(262)는 하나 이상의 트랜지스터(TR1,TR2) 및 가변 저항(VR)을 포함할 수 있다. 이하, 전술한 전계 방출 장치의 구성과 중복되는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.7, the field emission device according to the present embodiment includes a cathode electrode 210, an anode electrode 220, a gate electrode 230, an emitter 211 formed on the cathode electrode 210, 240, a voltage divider 250, and a current controller 260. The current control unit 260 may include a control signal generating unit 261 and a current switching unit 262. The current switching unit 262 may include one or more transistors TR1 and TR2 and a variable resistor VR . Hereinafter, a detailed description of the structure overlapping with the structure of the above-described field emission device will be omitted.

전류 제어부(260)의 제어신호 발생부(261)는 전원부(240)의 단일 구동 전원이 아닌 다른 외부 전원이나 배터리 등으로부터 전원을 공급받는 것이 가능하다. 또한, 도 7에 도시된 바와 같이 전압 분압부(250)는 분배 저항 R3을 더 포함할 수 있으며, 추가된 분배 저항 R3을 통해 전원부(240)의 단일 구동 전원으로부터 인가된 전압을 분압하여 제어신호 발생부(261)에 인가하는 것도 가능하다. The control signal generator 261 of the current controller 260 can receive power from an external power source other than the single power source of the power source 240 or a battery. Moreover, the voltage divider unit 250 as shown in Figure 7 may further include a distribution resistor R 3, to a single drive voltage applied from the power source of the power supply section 240 through the added distribution resistor R 3 partial pressure It is also possible to apply it to the control signal generating section 261.

이때, 도시되지는 않았지만 제어신호 발생부(261)는 게이트 누설 전류에 의한 전압 변동에서도 안정적인 전압 공급이 가능하도록 전압 레귤레이터를 더 포함할 수 있다. At this time, although not shown, the control signal generating unit 261 may further include a voltage regulator so that a stable voltage can be supplied even when voltage fluctuation due to a gate leakage current occurs.

도 8은 일 실시예에 따른 다극 구조의 전계 방출 장치를 설명하기 위한 도면이다. 8 is a view for explaining a field emission device having a multipole structure according to an embodiment.

도 8을 참조하면, 전계 방출 장치는 캐소드 전극(310), 아노드 전극(320), 캐소드 전극(310) 상에 형성된 에미터(311), 전원부(340), 전압 분압부(350) 및 전류 제어부(360)를 포함할 수 있다. 이하, 앞에서 설명한 구성과 동일한 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.8, the field emission device includes a cathode electrode 310, an anode electrode 320, an emitter 311 formed on the cathode electrode 310, a power source 340, a voltage divider 350, And may include a control unit 360. Hereinafter, a detailed description of the same components as those described above will be omitted.

또한, 본 실시예에 따른 전계 방출 장치는 둘 이상의 게이트 전극(330a, 330b,…, 330n)을 포함할 수 있다. 또한, 전원부(340)의 단일 구동 전원으로부터 인가되는 전원을 분압하여 둘 이상의 게이트 전극(330a, 330b,…, 330n)에 인가하기 위한 둘 이상의 분배 저항(R1, R2, …,RN)을 포함할 수 있다. In addition, the field emission device according to the present embodiment may include two or more gate electrodes 330a, 330b, ..., and 330n. In addition, two or more distribution resistors R 1 , R 2 , ..., R N for dividing a power source applied from a single driving power source of the power source unit 340 to apply to the two or more gate electrodes 330a, 330b, . ≪ / RTI >

본 실시예에 따른 다극 구조의 전계 방출 장치도 앞에서 설명한 3극 구조의 분배 저항값을 결정하는 방법과 같이 동일한 원리로 분배 저항값을 구할 수 있고, 그 구해진 분배 저항값을 설정함으로써 원하는 구동 특성을 얻을 수 있다. The field emission device of the multipolar structure according to the present embodiment can obtain the distribution resistance value on the same principle as the method of determining the distribution resistance value of the three-pole structure described above, and by setting the obtained distribution resistance value, Can be obtained.

도 9 및 도 10은 전계 방출 장치의 단일 구동 전원을 설명하기 위한 도면이다. 9 and 10 are views for explaining a single driving power source of the field emission device.

도 9 및 도 10은 캐소드 전극(410,510), 아노드 전극(420,520), 하나 이상의 게이트 전극(330a~330n, 440a~440b), 전원부(440,540), 전압 분압부(450,550) 및 전류 제어부(460,560)를 포함할 수 있다. 또한, 캐소드 전극(410,510)에는 에미터(411,511)가 형성될 수 있다. 이하, 전술한 전계 방출 장치와 중복되는 구성에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.9 and 10 illustrate an example in which the cathode electrodes 410 and 510, the anode electrodes 420 and 520, the one or more gate electrodes 330a to 330n and 440a to 440b, the power source units 440 and 540, the voltage division units 450 and 550, and the current control units 460 and 560, . ≪ / RTI > Emitters 411 and 511 may be formed on the cathode electrodes 410 and 510. Hereinafter, a detailed description of a structure overlapping with the above-described field emission device will be omitted.

도 9 및 도 10을 참조하면, 전계 방출 장치는 도 9에 도시된 바와 같이 전원부(440)의 단일 구동 전원은 양극(positive) 전원이 될 수 있다. 즉, 캐소드 전극(410)이 접지되면(CG) 아노드 전극(420)은 양극 고전압이 되어 양극 전압원에 의해 구동이 된다. 9 and 10, in the field emission device, the single driving power source of the power source unit 440 may be a positive power source, as shown in FIG. That is, when the cathode electrode 410 is grounded (CG), the anode electrode 420 becomes an anode high voltage and is driven by the anode voltage source.

또한, 도 10에 도시된 바와 같이 전원부(540)의 단일 구동 전원은 음극(negative) 전원이 될 수 있다. 즉, 도시된 바와 같이 아노드 전극(520)이 접지되면(AG) 캐소드 전극(510)이 음극 고전압이 되고, 이와 같은 음극 구동은 아노드 전극(520)이 접지가 되는 X-Ray 소스 등에 유용하게 응용될 수 있다. 10, the single driving power source of the power source unit 540 may be a negative power source. That is, when the anode electrode 520 is grounded (AG) as shown in the drawing, the cathode electrode 510 becomes a cathode high voltage, and such cathode driving is useful for an X-ray source or the like where the anode electrode 520 is grounded .

도 11은 도 10의 전계 방출 장치에서 전류 제어부를 설명하기 위한 도면이다.11 is a view for explaining a current control unit in the field emission device of FIG.

도 11의 전계 방출 장치는 도시된 바와 같이 캐소드 전극(510), 아노드 전극(520), 게이트 전극(530), 전원부(540), 전압 분압부(550) 및 전류 제어부(560)를 포함할 있다. 또한, 캐소드 전극(510)에는 에미터(511)가 형성될 수 있다. 이하 중복되는 구성에 대한 자세한 설명은 생략한다.11, the field emission device includes a cathode 510, an anode 520, a gate 530, a power supply 540, a voltage divider 550, and a current controller 560 have. In addition, an emitter 511 may be formed on the cathode electrode 510. A detailed description of the overlapping configuration will be omitted.

전류 제어부(560)의 제어신호 발생부(561)는 도시되지 않은 무선 통신부를 더 포함할 수 있다. 무선 통신부는 무선 통신을 통하여 외부로부터 제어신호(CS)를 입력받을 수 있다. 제어신호 발생부(561)는 무선 통신부가 외부로부터 제어신호(CS)를 수신하면 전류 스위칭부(562)로 입력하여 캐소드 전류를 제어할 수 있도록 한다. 이때, 도시된 바와 같이 전류 스위칭부(562)는 하나 이상의 트랜지스터(TR1,TR2) 또는 가변 저항(VR)을 포함할 수 있다.The control signal generation unit 561 of the current control unit 560 may further include a wireless communication unit not shown. The wireless communication unit can receive the control signal CS from the outside via wireless communication. The control signal generator 561 receives the control signal CS from the outside and inputs it to the current switching unit 562 to control the cathode current. At this time, as shown, the current switching unit 562 may include one or more transistors TR1 and TR2 or a variable resistor VR.

이로 인해, 아노드 전극(520)이 접지가 되어 전원부(540)의 단일 구동 전원이 음극 고전압이 되는 경우 절연 등의 문제로 외부 제어 신호를 직접 입력받기 어려운 문제를 해결할 수 있다.Therefore, when the anode electrode 520 is grounded and the single drive power source of the power supply unit 540 becomes a cathode high voltage, it is possible to solve the problem that it is difficult to directly input an external control signal due to the problem of insulation or the like.

도 12는 일 실시예에 따른 단일 구동 전원을 구비한 다극 구조의 전계 방출 장치를 구동하는 방법을 도시한 것이다.FIG. 12 illustrates a method of driving a field emission device having a single driving power supply according to an embodiment of the present invention.

도 12를 참조하여, 단일 구동 전원을 구비한 다극 구조의 전계 방출 장치를 구동하는 방법을 설명한다.Referring to FIG. 12, a method of driving a field emission device having a single drive power source and a multipole structure will be described.

먼저, 전계 방출 장치의 전압 분압부에 포함된 분배 저항의 값들이 미리 설정된다(단계 710). 이때, 분배 저항의 값들은 앞에서 설명한 수학식들에 의해 결정될 수 있다. First, the values of the distribution resistors included in the voltage dividing portion of the field emission device are preset (Step 710). At this time, the values of the distribution resistance can be determined by the above-described equations.

즉, 단계 710은 게이트 전극에 인가되는 전압이 최소 보장 게이트 전압보다 크도록 하는 수학식 4의 제1 조건 및 전류 제어부의 전류 제어시 캐소드 전압이 전류 제어부의 허용 전압보다 크지 않도록 하는 수학식 5의 제2 조건을 모두 만족하는 값들을 산출하는 단계와, 산출된 값들 중에서 임의의 값을 선택하는 단계를 포함할 수 있다. 이때, 값을 선택하는 단계는 제1 조건 및 제2 조건을 만족하는 값들 중에서 각 분배 저항에 대한 저항값의 합이 최대가 되도록 하는 임의의 값을 선택할 수 있다.That is, in step 710, the first condition of Equation (4) is set such that the voltage applied to the gate electrode is greater than the minimum guarantee gate voltage, and the cathode voltage during the current control of the current control unit is not greater than the allowable voltage of the current control unit. Calculating values satisfying all of the second conditions, and selecting an arbitrary value among the calculated values. At this time, the step of selecting a value may select any value that maximizes the sum of the resistance values for each distribution resistor among the values satisfying the first condition and the second condition.

그 다음, 전원부의 단일 구동 전원을 통해 전압 분압부로 전원이 인가하면(단계 720), 전압 분압부는 분배 저항을 통해 인가된 전압을 분압하여 하나 이상의 게이트 전극에 인가한다(단계 730).Then, when power is applied to the voltage dividing unit through the single driving power source of the power source (Step 720), the voltage dividing unit divides the applied voltage through the dividing resistor and applies the divided voltage to the one or more gate electrodes (Step 730).

그 다음, 전류 제어부가 외부로부터 입력되는 제어 신호에 따라 캐소드 전극에 흐르는 캐소드 전류를 제어한다(단계 740). 이때, 전류 제어부는 앞에서 자세히 설명한 바와 같이 제어신호 발생부와 제어 신호에 따라 캐소드 전류를 제어하는 하나 이상의 트랜지스터를 포함하는 전류 스위칭부를 통해 캐소드 전류를 제어할 수 있다. 또한, 제어 신호는 OV 내지 5V의 범위의 저전압 펄스 신호 또는 DC 신호일 수 있다.Next, the current control unit controls the cathode current flowing to the cathode electrode according to a control signal inputted from the outside (step 740). At this time, the current control unit may control the cathode current through the current switching unit including the control signal generating unit and one or more transistors controlling the cathode current according to the control signal, as described in detail above. Further, the control signal may be a low-voltage pulse signal or a DC signal in the range of OV to 5V.

또한, 단계 740은 전계 방출 장치의 단일 전원이 음극(negative) 전원이고 아노드 전극이 접지된 경우, 전류 제어부가 외부로부터 무선 통신을 통해 제어 신호를 수신하고, 수신된 제어 신호를 통하여 캐소드 전류를 제어할 수 있다.
If the single power source of the field emission device is a negative power source and the anode electrode is grounded, the current control unit receives the control signal from the outside through wireless communication, and transmits the cathode current through the received control signal Can be controlled.

본 실시예들이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.It will be understood by those skilled in the art that the present invention may be embodied in other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive.

210, 310, 410, 510: 캐소드 전극
211, 311, 411, 511: 에미터
220, 320, 420, 520: 아노드 전극
230, 330a ~ 330n,430a ~ 430n, 530, 530a ~ 530n: 게이트 전극
240, 340, 540: 전원부
250, 350, 450, 550: 전압 분압부
260, 360, 460, 560: 전류 제어부
261, 561: 제어신호 발생부
262, 562: 전류 스위칭부210, 310, 410, 510: cathode electrode
211, 311, 411, 511: Emitter
220, 320, 420, 520: anode electrode
230, 330a to 330n, 430a to 430n, 530, 530a to 530n,
240, 340, 540:
250, 350, 450, 550: voltage division unit
260, 360, 460, 560:
261, 561: a control signal generator
262, 562: current switching unit

Claims (17)

아노드 전극;
하나 이상의 에미터가 형성된 캐소드 전극;
단일 전원으로 형성되는 전원부;
직렬로 연결된 두 개의 분배 저항들을 포함하고, 상기 두 개의 분배 저항들에 의해 상기 전원부로부터 인가된 전압을 분압하여 부분 전압을 발생시키는 전압 분압부;
아노드 전극과 캐소드 전극 사이에 형성되며, 상기 에미터로부터 방출된 전자가 통과할 수 있는 개구부를 포함하고, 상기 두 개의 분배 저항들이 연결되는 연결점에 전기적으로 연결되어 상기 부분 전압을 게이트 전압으로 공급받는 하나 이상의 게이트 전극; 및
상기 캐소드 전극과 상기 전압 분압부 사이에 전기적으로 연결되며, 상기 캐소드 전극에 흐르는 캐소드 전류를 제어하여 상기 부분 전압을 제어하는 전류 제어부
를 포함하는 전계 방출 장치.An anode electrode;
A cathode electrode having at least one emitter formed thereon;
A power supply unit formed of a single power supply;
A voltage divider including two distribution resistors connected in series and dividing a voltage applied from the power supply unit by the two distribution resistors to generate a partial voltage;
And an anode electrode formed between the anode electrode and the cathode electrode and having an opening through which electrons emitted from the emitter can pass, and electrically connected to a connection point to which the two distribution resistors are connected to supply the partial voltage to the gate voltage At least one receiving gate electrode; And
A current control unit electrically connected between the cathode electrode and the voltage division unit and controlling the cathode current flowing through the cathode electrode to control the partial voltage,
And a field emission device. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 전류 제어부는
상기 캐소드 전류를 제어하기 위한 제어 신호를 전류 스위칭부에 입력하는 제어신호 발생부; 및
상기 제어 신호에 따라 상기 캐소드 전류를 온/오프하는 전류 스위칭부를 포함하는 전계 방출 장치.The method according to claim 1,
The current control unit
A control signal generator for inputting a control signal for controlling the cathode current to the current switching unit; And
And a current switching unit for turning on / off the cathode current according to the control signal. 제3항에 있어서,
상기 제어 신호는
OV 내지 5V의 범위의 저전압 펄스 신호 또는 DC 신호인 전계 방출 장치.The method of claim 3,
The control signal
Wherein the field emission device is a low voltage pulse signal or DC signal in the range of OV to 5V. 제3항에 있어서,
상기 전류 스위칭부는,
소스 단자에는 상기 전원이 연결되고, 드레인 단자에는 상기 캐소드 전극이 연결되며, 게이트 단자에는 상기 제어 신호가 입력되는 트랜지스터를 포함하는 전계 방출 장치.The method of claim 3,
The current-
Wherein the power source is connected to the source terminal, the cathode terminal is connected to the drain terminal, and the control signal is input to the gate terminal. 제3항에 있어서,
상기 전류 스위칭부는
제1 트랜지스터의 게이트 단자에 연결되고, 제2 트랜지스터에 입력되는 제어 신호의 전압을 조절하는 가변저항;
소스 단자에 상기 전원이 연결되고, 드레인 단자에 제2 트랜지스터의 소스 단자가 연결되며, 게이트 단자에 상기 가변 저항이 연결되는 제1 트랜지스터; 및
소스 단자에 상기 제1 트랜지스터의 드레인 단자가 연결되고, 드레인 단자에 상기 캐소드 전극이 연결되며, 게이트 단자에 상기 가변저항에 의해 전압이 조절된 제어 신호가 입력되는 제2 트랜지스터를 포함하는 전계 방출 장치.The method of claim 3,
The current switching unit
A variable resistor connected to the gate terminal of the first transistor and regulating a voltage of a control signal input to the second transistor;
A first transistor having the source terminal connected to the power source, the drain terminal connected to the source terminal of the second transistor, and the gate terminal connected to the variable resistor; And
And a second transistor having a source terminal connected to the drain terminal of the first transistor, a drain terminal connected to the cathode electrode, and a gate terminal receiving a control signal whose voltage is controlled by the variable resistor. . 제6항에 있어서,
상기 제1 트랜지스터는 저전압 트랜지스터이며, 상기 제2 트랜지스터는 고전압 트랜지스터인 전계 방출 장치.The method according to claim 6,
Wherein the first transistor is a low-voltage transistor and the second transistor is a high-voltage transistor. 제3항에 있어서,
상기 전압 분압부는
전원부로부터 인가된 전압을 분압하여 상기 제어신호 발생부에 인가하는 분배 저항을 더 포함하는 전계 방출 장치.The method of claim 3,
The voltage divider
And a distribution resistor for dividing the voltage applied from the power supply unit and applying the divided voltage to the control signal generation unit. 제3항에 있어서,
상기 제어신호 발생부는
무선 통신부를 포함하고, 상기 무선 통신부를 통해 외부로부터 제어 신호를 수신하여 상기 전류 스위칭부에 입력하는 전계 방출 장치.The method of claim 3,
The control signal generator
And a wireless communication unit for receiving a control signal from the outside via the wireless communication unit and inputting the control signal to the current switching unit. 제9항에 있어서,
상기 단일 전원은 음극(negative) 전원이고, 상기 아노드 전극은 접지되는 전계 방출 장치.10. The method of claim 9,
Wherein the single power source is a negative power source and the anode electrode is grounded. 제3항에 있어서,
상기 각 분배 저항의 값은
상기 게이트 전극에 인가되는 전압이 최소 보장 게이트 전압보다 크도록 하는 제1 조건 및 상기 전류 제어부의 전류 제어시 캐소드 전압이 상기 전류 제어부의 허용 전압보다 크지 않도록 하는 제2 조건을 모두 만족하는 임의의 값인 전계 방출 장치.The method of claim 3,
The value of each distribution resistor
A first condition that a voltage applied to the gate electrode is greater than a minimum guarantee gate voltage, and a second condition that a cathode voltage during current control of the current control unit is not greater than an allowable voltage of the current control unit Field emission device. 제11항에 있어서,
상기 각 분배 저항의 값은
상기 제1 조건 및 제2 조건을 만족하는 값들 중에서 그 합이 최대가 되도록 하는 값인 전계 방출 장치.12. The method of claim 11,
The value of each distribution resistor
Wherein the sum of the values satisfying the first condition and the second condition is a maximum value. 단일 전원, 캐소드 전극, 아노드 전극, 상기 캐소드 전극과 상기 아노드 전극 사이에 연결된 복수개의 분배 저항들을 포함하는 전압 분압부, 두 개의 분배 저항들이 연결되는 연결점과 전기적으로 연결된 하나 이상의 게이터 전극 및 상기 캐소드 전극과 상기 전압 분압부 사이에 전기적으로 연결된 전류 제어부를 포함하는 전계 방출 장치의 구동 방법에 있어서,
상기 전압 분압부의 상기 복수개의 분배 저항들에 대한 저항값을 설정하는 단계;
전원부의 단일 전원을 통해 상기 전압 분압부로 전압을 인가하는 단계;
상기 전압 분압부가 상기 복수개의 분배 저항들을 이용하여 상기 단일 전원으로부터 인가된 전압을 분압하여 부분 전압을 발생시키고, 상기 연결점을 통해 상기 부분 전압을 게이터 전압에 상응하게 상기 하나 이상의 게이트 전극에 인가하는 단계; 및
상기 전류 제어부가 제어 신호에 따라 캐소드 전극에 흐르는 캐소드 전류를 제어하여 상기 하나 이상의 게이트 전극에 상기 게이터 전압으로 공급되는 상기 부분 전압을 제어하는 단계를 포함하는 전계 방출 장치의 구동 방법.A cathode voltage source, a cathode voltage source, a cathode electrode, an anode electrode, a voltage divider including a plurality of distribution resistors connected between the cathode electrode and the anode electrode, at least one gate electrode electrically connected to a connection point to which two distribution resistors are connected, And a current control unit electrically connected between the cathode electrode and the voltage divider, the driving method comprising:
Setting a resistance value for the plurality of distribution resistors of the voltage division unit;
Applying a voltage to the voltage divider through a single power supply of the power supply;
Dividing a voltage applied from the single power source using the plurality of distribution resistors to generate a partial voltage and applying the partial voltage through the connection point to the one or more gate electrodes corresponding to a gate voltage ; And
And controlling the cathode current flowing to the cathode electrode according to the control signal to control the partial voltage supplied to the at least one gate electrode as the gate voltage. 제13항에 있어서,
상기 분배 저항에 대한 저항값을 설정하는 단계는
상기 게이트 전극에 인가되는 전압이 최소 보장 게이트 전압보다 크도록 하는 제1 조건 및 상기 전류 제어부의 전류 제어시 캐소드 전압이 상기 전류 제어부의 허용 전압보다 크지 않도록 하는 제2 조건을 모두 만족하는 값들을 산출하는 단계; 및
상기 산출된 값들 중에서 임의의 값을 선택하는 단계를 포함하는 전계 방출 장치의 구동 방법.14. The method of claim 13,
The step of setting a resistance value for the distribution resistor
A first condition that a voltage applied to the gate electrode is greater than a minimum guaranteed gate voltage and a second condition that a cathode voltage during a current control of the current control unit is not greater than an allowable voltage of the current control unit are all calculated ; And
And selecting an arbitrary value from among the calculated values. 제14항에 있어서,
상기 임의의 값을 선택하는 단계는
상기 제1 조건 및 제2 조건을 만족하는 값들 중에서 각 분배 저항에 대한 저항값의 합이 최대가 되도록 하는 값을 선택하는 전계 방출 장치의 구동 방법.15. The method of claim 14,
The step of selecting the arbitrary value
Wherein a value that maximizes a sum of resistance values for each distribution resistance among values satisfying the first condition and the second condition is selected. 제13항에 있어서,
상기 제어 신호는
OV 내지 5V의 범위의 저전압 펄스 신호 또는 DC 신호인 전계 방출 장치의 구동 방법.14. The method of claim 13,
The control signal
Wherein the field emission device is a low voltage pulse signal or a DC signal in a range of OV to 5V. 제13항에 있어서,
상기 캐소드 전류를 제어하는 단계는
상기 전계 방출 장치의 단일 전원이 음극(negative) 전원이고 아노드 전극이 접지된 경우, 전류 제어부가 외부로부터 무선 통신을 통해 상기 제어 신호를 수신하는 전계 방출 장치의 구동 방법.14. The method of claim 13,
The step of controlling the cathode current
Wherein when the single power source of the field emission device is a negative power source and the anode electrode is grounded, the current control unit receives the control signal from outside via wireless communication.
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