KR920010362B1 - 냉음극 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

냉음극

제1a-(d)도는 본 발명의 냉음극의 제조광정을 보인 설명도.

제2a,b도는 본 발명의 냉음극의 에너지 밴드 구조를 보인 것으로, (a)도는 전원이 인가되기 전의 상태를 보인 설명도, (b)도는 전원이 인가되었을 경우의 상태를 보인 설명도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : n형 실리콘 기판 3 : SiO₂층

4, 5 : 전극

본 발명은 텔레비젼 수상기 및 모니터등에 사용되는 음극선관내에 설치되어 전자를 방출시키는 냉음극에 관한 것이다.

종래에는 음극선관내에 산화비륨등의 금속 산화물이 도포된 음극을 설치하고, 그 음극의 내측에는 음극을 가열하기 위한 히이터를 설치하여 히이터의 가열에 따라 음극에서 열전자가 방출되게 하였으나, 이와같은 종래의 음극은 히이터로 음극을 가열하는데 많은 전력이 소모되고, 또한 히이터의 가열에 따라 음극에서 열전자가 방출되기 시작하는 시간까지 많은 시간이 소요되는 결함이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 음극에서 전자를 방출시키기 위한 전력소모를 최소로 하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 음극에 전원이 인가된 초기 시간에 전자가 신속히 방출되게 하는 데 있다.

이와같은 본 발명의 목적들은 n형 실리콘 기판에 수천 Å정도 두께의 SiO₂층을 형성하고, 그 SiO₂층의 활동영역이 될 부분을 사진 식각공정으로 식각한 후 수백-수천 Å 두께의 SiO₂층을 형성하며, 그 SiO₂층의 상부와 n형 실리콘 기판의 저면에는 금속을 도포하여 전극을 형성하고 그 전극에 인가된 일정 전압에 따라 전자가 방출되게 함으로써 달성될 수 있다.

이하, 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 냉음극을 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1a,d도는 본 발명에 의한 냉음극의 제조과정을 보인 설명도로서 이에 도시한 바와같이 As, Bi 등 5가원소가 도우핑(doping)된 n형 실리콘 기판(1)을 고온에서 산화시켜 제1a도에 도시한 바와같이 SiO₂층(2)을 형성하고, 그 SiO₂층(2)을 사진 식각공정으로 식각 처리하여 제1b도에 도시한 바와같이 활동영역이 될 부분을 부식시킨 후 다시 고온에서 산화시켜 제1c도에 도시한 바와 같이 수백-수천 Å 두께의 SiO₂층(3)을 형성하며, 그 SiO₂층(3)과 n형 실리콘 기판(1)의 저면에는 높은 운동에너지를 갖는 전자에 충분히 견딜수 있는 금속 즉, 텅스텐 또는 니켈, 크롬, 알루미늄등의 금속을 스퍼터링(sputtering)에 의해 증착하여 제1d도에 도시한 바와같이 전극(4)(5)을 형성한 것이다.

이와같이 된 본 발명의 에너지 밴드 구조는 제2a도에 도시한 바와같다.

여기서, Efm은 전극(4)(5)을 형성한 금속의 페르미준위이고, Efs는 n형 실리콘 기판(1)의 페르미준위이다.

그리고, 전극(4)(5)에 플러스 및 마이너스 전원을 인가하면, 에너지 밴드 구조는 제2b도에 도시한 바와같이 SiO₂층(3)의 갭이 얇아지게 되고, 전극(4)(5)에 인가되는 전원(V)은 SiO₂층(3)의 전계가 6x10⁶V/cm 이상이 되게 하면, n형 실리콘 기판(1)의 자유전자들은 SiO₂층(3)을 통과하여 전극(4)에 도달한다.

여기서, 전원(Vcc)은 Vcc=6x10⁶V/cm x SiO₂층(3)의 두께 즉, SiO₂층의 두께를 500Å이라고 가정하면,

따라서, 전극(4)(5) 30V이상의 전원을 인가하면, n형 실리콘 기판(1)내의 자유전자들은 SiO₂층(3)을 통과하여 전극(4)에 도달하고, 이때 SiO₂층을 통과한 자유전자들은 전극(4)(5)에 인가된 30V 이상의 전원에 의해 30eV이상의 에너지를 가지고 있고, 그 30eV이상의 에너지는 전극(4)의 일함수(Wm)보다 일정에너지(Ee)가 많으므로 SiO₂(3)을 통과한 자유전자들은 전극(4)을 통과하여 외부로 튀어나가게 된다.

한편, SiO₂층(3)의 두께가 100Å인 경우에는 상기 식에 의해 전원(Vcc)이 6V로 되고, SiO₂층의 두께가 100Å인 경우에는 상기 식에 의해 전원(Vcc)이 60V로 되며, 그 SiO₂층(3)의 두께에서는 전자를 방출시키기 위한 가열이 필요없이 전자가 전극(4)을 통과하게 된다.

그리고, 상기 전원(Vcc)이 너무 높지 않기 위해서는 SiO₂층(3)의 두께가 얇아야 하며, SiO₂층(3)을 재현성있게 형성할 수 있는 약 100Å정도이다. 따라서, SiO₂층(3)의 두께는 100Å~1000Å 정도가 적당하게 된다.

이상에서 설명한 바와같이 본 발명은 전자를 방출시키기 위한 가열이 필요없이 전원이 인가된 초기시간에 전자가 신속히 방출되고, 전원이 인가된 초기기간에 전자가 신속히 방출되고, 또한 전력소모를 최소로 할수 있을 뿐만 아니라 여러개의 냉음극을 한꺼번에 제조한 후 단위 소자별로 절단하여 사용할 수 있으므로 생산성이 향상되는 효과도 있다.

Claims (1)

1. n형 실리콘 기판(1)상에 100Å~1000Å 두께의 SiO₂층(3)을 형성하고, 그 SiO₂층(3)과기판(1)의 저면에 금속을 스피터링 하여 전극(4)(5)을 형성함을 특징으로 하는 냉음극.

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