[发明专利]一种阈值电压可调的大电流场发射二极管及其加工方法有效
申请号: | 202111014381.5 | 申请日: | 2021-08-31 |
公开(公告)号: | CN113675058B | 公开(公告)日: | 2022-05-31 |
发明(设计)人: | 刘海涛;江佳;胡贝妮;宋凌辉;屈安登;王宇萧 | 申请(专利权)人: | 重庆大学 |
主分类号: | H01J1/304 | 分类号: | H01J1/304;H01J9/02 |
代理公司: | 重庆博凯知识产权代理有限公司 50212 | 代理人: | 项晓丹 |
地址: | 400044 *** | 国省代码: | 重庆;50 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 阈值 电压 可调 电流 发射 二极管 及其 加工 方法 | ||
本发明公开了一种阈值电压可调的大电流场发射二极管及其加工方法,包括能够相互靠近或远离的底部玻璃层和锥尖发射体,在所述底部玻璃层朝向所述锥尖发射体的端面上设有阴极电极、阳极电极和控制电极,所述阴极电极与所述锥尖发射体连接,所述底部玻璃层和所述锥尖发射体在所述控制电极的控制电压变大时相互靠近,并在所述控制电极的控制电压变小时相互远离。本方案通过对控制电极上的控制电压的大小进行调节,就可以达到增大或减小场发射二极管的阈值电压的目的,由此就实现了方便的对场发射二极管的阈值电压进行调节的目的,并由此提高了场发射二极管的通用性和使用范围。
技术领域
本发明涉及电力电子技术领域,具体涉及一种阈值电压可调的大电流场发射二极管及其加工方法。
背景技术
场发射(field emission)是指在强电场作用下电子从阴极表面释放出来的现象,属于冷阴极发射;金属内的自由电子从金属逸出需要做一定量的功,称为金属的逸出功,因此通常在金属导体中自由电子活动在一定的电子势阱内;金属作为阴极,并在阳极间加一定电压时,阴极表面形成一定的势垒;当所加的电压很大时势垒宽度减小,自由电子可通过势垒穿透的量子效应,从金属中释放出来,这种发射电子的方法称为场发射。
阈值电压通常将传输特性曲线中输出电流随输入电压改变而急剧变化转折区的中点对应的输入电压称为阈值电压,在描述不同的器件时具有不同的参数。一般在描述场发射的特性时,将电流达到10mA时的电压被称为阈值电压,10mA(及以上)的电流对于场发射二极管而言可称为大电流。
场发射二极管因其兼具半导体器件体积小、功耗低以及真空电子器件速度快、频率高、耐高温、抗辐射的优良特性而倍受人们的关注,但是目前各类型的场发射二极管的阈值电压都不可调且发射电流较小,这样使得场发射二极管的通用性和使用范围变小。
发明内容
针对现有技术存在的上述不足,本发明要解决的技术问题是:如何提供一种能够对阈值电压进行调节,从而提高通用性和使用范围的阈值电压可调的大电流场发射二极管。
为了解决上述技术问题,本发明采用如下技术方案:
一种阈值电压可调的大电流场发射二极管,包括能够相互靠近或远离的底部玻璃层和锥尖发射体,在所述底部玻璃层朝向所述锥尖发射体的端面上设有阴极电极、阳极电极和控制电极,所述阴极电极与所述锥尖发射体连接,所述底部玻璃层和所述锥尖发射体在所述控制电极的控制电压变大时相互靠近,并在所述控制电极的控制电压变小时相互远离。
本发明的工作原理是:当需要对场发射二极管的阈值电压进行调节时,在控制电极上施加控制电压,当控制电极上施加的控制电压变大时,底部玻璃层和锥尖发射体相互靠近以使得两者之间的距离变小,这样就会使得电子从锥尖发射体逸出需要的电压减小,由此就达到了减小阈值电压的效果;同样的,当控制电极上施加的控制电压变小时,底部玻璃层和锥尖发射体相互远离以使得两者之间的距离变大,这样就会使得电子从锥尖发射体逸出需要的电压变大,由此就达到了增大阈值电压的效果。
因此,本方案通过对控制电极上的控制电压的大小进行调节,就可以达到增大或减小场发射二极管的阈值电压的目的,由此就实现了方便的对场发射二极管的阈值电压进行调节的目的,并由此提高了场发射二极管的通用性和使用范围。
优选的,在所述锥尖发射体上朝向所述阳极电极的一端设有第一金属控制极板,在所述阳极电极上设有用于与所述第一金属控制极板成对布置的第二金属控制极板,所述第一金属控制极板和所述第二金属控制极板均与所述控制电极电连接,以使得通过改变施加在所述控制电极上的控制电压大小,能够控制所述第一金属控制极板和所述第二金属控制极板之间的静电引力,且所述底部玻璃层和所述锥尖发射体之间的距离在所述第一金属控制极板和所述第二金属控制极板之间的静电引力变大时减小,并在所述第一金属控制极板和所述第二金属控制极板之间的静电引力变小时增大。
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