FR2573573A1 - Cathode semi-conductrice a stabilite augmentee - Google Patents

Abstract

LA STABILITE DES ELECTRODES SEMI-CONDUCTRICES EST AMELIOREE PAR UNE REDUCTION DE LA SURFACE EMISSIVE EFFECTIVE. CELA S'EFFECTUE PAR ENGENDREMENT DE CONFIGURATIONS D'EMISSION 5 A L'AIDE DE REGIONS D'EMISSION SEPAREES 4, DONT LA SURFACE TOTALE EST NOTABLEMENT PLUS PETITE QUE CELLE DE LA CONFIGURATION D'EMISSION PROPREMENT DITE 5. PAR SUITE DU COURANT D'EMISSION ET DU COURANT DE REGLAGE PLUS ELEVES, DES PARTICULES ABSORBEES AFFECTANT LA STABILITE DE L'EMISSION SONT RAPIDEMENT EVACUEES.

Description

PHN.11.207 C 1

"Cathode semiconductrice à stabilité augmentée"

L'invention concerne un dispositif semiconducteur ser-

vant à engendrer un courant d'électrons avec une cathode comportant un corps semiconducteur présentant au moins un groupe de régions situées à une surface principale et pouvant obtenir un réglage commun du fonctionnement lors du fonctionnement pour émettre des électrons.

L'invention concerne en outre un dispositif de repro-

duction et un dispositif d'enregistrement muni d'un tel dispositif semiconducteur. De telles dispositions sont connues de la Demande de brevet néerlandais N 7905470 au nom de la Demanderesse mise à la

disposition publique le 15 janvier 1981.

On y montre entre autres un dispositif de reproduction plan présentant un écran luminescent qui est activé par des électrons provenant d'un dispositif semiconducteur présentant des régions d'émission, qui sont arrangées suivant une matrice XY et dans lesquelles, suivant l'excitation de nouveaux groupes de régions d'émission, sont excitées des configurations alternées d'émission électroniques et, de ce fait, des configurations luminescentes

différentes.

Dans l'exemple en question, on utilise des cathodes

semiconductrices, dont le fonctionnement est basé sur la multi-

plication par avalanche d'électrons pendant la polarisation d'une jonction pn dans la direction de blocage. A l'endroit de la surface émissive, la jonction pn présente une tension de claquage réduite et en est séparée de la surface par une couche conductrice de type n d'une épaisseur et de dopage tels que dans le cas de tension de claquage, la zone de désertion ne s'étende pas jusqu'à la surface,

mais en soit séparée par une couche superficielle, qui est suffisam-

ment mince pour transmettre les électrons engendrés.

Ladite Demande de brevet mentionne également une appli-

cation, à un tube électronique, o une telle cathode semiconductrice

est utilisée, avec une surface émissive pratiquement annulaire.

PEN.11.207 C 2

Lors de l'utilisation d'une telle cathode semiconductrice dans les tubes à rayons cathodiques usuels, on ne part en général pas d'une source virtuelle, comme dans l'exemple présenté, mais les électrons émis par la cathode semiconductrice sont réunis dans un soi-disant "cross-over". Les électrons se déplacent du reste essentiellement

le long de la surface du faisceau engendré, ce qui peut être avan-

tageux du point de vue de l'optique électronique, comme il a été

décrit dans ladite Demande de brevet.

D'une façon générale, le courant d'électrons désiré est

déterminé, suivant le genre de tube à rayons cathodiques dans le-

quel est utilisée la cathode semiconductrice. Des courants d'électrons (courants de faisceau) supérieurs à 100 /uAmpères

peuvent être engendrés par exemple à l'aide de cathodes semicon-

ductrices présentant une surface émissive annulaire d'un diamètre supérieur à environ 20 /umètres. Etant donné ce courant d'electrons,

selon la surface émissive totale et le rendement de la cathode semi-

conductrice, la densité du courant d'électrons est déterminée.

Cette densité de courant d'électrons peut diminuer de

façon qu'en pratique, il en résulte des problèmes de stabilité.

D'éventuels gaz résiduels du système à vide (par exemple H20, C02, 02) sont adsorbés à la surface émissive d'électrons et peuvent y provoquer des interactions avec la couche mono-atomique de césium,

qui est en général appliquée sur cette surface pour réduire le po-

tentiel de sortie, à la surface du cristal semiconducteur des électrons engendrés dans le corps semiconducteur. Sous l'influence des électrons sortant du corps semiconducteur, des composés formés peuvent être décomposés et il se produit l'évacuation d'atomes adsorbées (désorption). De plus, il se produit une évacuation d'atomes adsorbés par diffusion à partir de la région d'émission sous l'influence de champs électriques (par exemple les champs

engendrés par le courant de réglage). Pour que ces mécanismes pré-

sentent suffisamment d'influence, il est cependant assez souvent nécessaire d'augmenter la densité du courant d'électrons par réglage du courant de réglage à une valeur plus élevée que celle

possible ou désirable en pratique.

La présente invention vise à fournir un dispositif du

genre mentionné dans le préambule présentant une stabilité augmentée.

Un dispositif conforme à l'invention est caractérisé en

PHN.11.207 C 3

ce que le groupe de régions pour le réglage commun du fonctionne-

ment présente au moins deux connexions électriques communes pour

des élement correspondants.

L'invention est basée sur l'idée que la stabilité d'une cathode semiconductrice à l'aide de la disposition conforme à l'invention est augmentée du fait qu'un groupe de petites régions

drémission peut être réparti sur la surface définissant la con-

figuration d'émission initiale, la surface totale des régions d'émission étant notablement inférieure à celle de la configuration

initiale. Cela s'applique en principe d4jà aux très petites con-

figurations d'émission d'une superficie d'environ 1 /um2 et égale-

ment aux configurations annulaires d'un diamètre à partir d'en-

viron 10 /um pour une largeur de la région annulaire d'environ

0,5 /Um.

Par connexions électriques communes, il y a lieu d'en-

tendre que des dispositions ont été prises pour toute la région appartenant à un groupe de façon que le réglage soit pratiquement égal, par exemple par utilisation de métallisations communes pour

des zones semiconductrices correspondantes ou de zones semicon-

ductrices enterrées à dopage élevé assurant l'interconnexion de

toutes les zones semiconductrices appartenant à un seul groupe.

Si l'on utilise la cathode semiconductrice du genre décrit dans la Demande de brevet néerlandais N 7905470, bu le groupe de régions émissives d'électrons est par exemple annulaire ou réparti de façon homogène sur une région annulaire, ou bien, toutes les régions de

type p des junctions pn sont interconnectées de façon électro-

conductrice par l'intermédiaire de la métallisation à la face in-

férieure du corps semiconducteur, alors que la région de type n est interconnectée par l'intermédiaire de diffusions profondes de type n à l'extérieur des surfaces émissives proprement dites. Toutefois, l'électrode accélératrice représentée peut être subdivisée en

plusieurs parties pouvant être portée à des potentiels séparés.

Cette électrode peut cependant également être omise entièrement

ou partiellement. -

Une forme de réalisation préférentielle d'un dispositif conforme à l'invention est caractérisée en ce que le groupe de régions est arrangé suivant une configuration annulaire. Comme on

l'a déjà mentionné ci-dessus, une telle réalisation est très appro-

PHN.11.207 C 4

priée du point de vue électronique.

D'autres dispositions des régions émissives sont pos-

sibles, par exemple des dispositions linéaires pour des dispositifs de reproduction ou l'activation de matériau laser, comme décrites dans les Demandes de brevet néerlandais N 8300631 et N 8400632

au nom de la Demanderesse.

La description ci-après, en se référant aux dessins

annexés, le tout donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien

comprendre comment l'invention peut être réalisée.

Ladite disposition permet d'obtenir une densité de courant locale élevée qui peut aboutir en principe à la stabilité requise de la cathode. Néanmoins, notamment dans le cas desdites cathodes à jonction pn bloquées, il est désirable que la densité de courrant effective soit aussi élevée que possible. Cela implique entre autres que le soi-disant facteur de remplissage (quotient de la somme des surfaces des régions émissives et de la surface totale)

doit être aussi élevé que possible.

Toutefois, dans la cathode de ce genre, dans le cas

d'augmentation du facteur de remplissage, il se produit, des pro-

blèmes d'alimentation de courant par suite de la résistance série dans la région de type n voisine de la surface principale. Par suite de différences en potentiel dans le cas de courants d'intensité élevée il se produit un réglage inégal des jonctions pn dans les diverses régions émettant des électrons. De plus, par suite de la résistance dans la régions de type n, la cathode est traversée en pratique par un courant à diode relativement faible (environ 10 à 20% du courant admissible au maximum comme déterminé par la structure de la cathode, notarmment par la résistance série de la

région de type p).

De plus, d'éventuelles densités de courant élevées se produisant dans la région superficielle de type n peuvent provoquer des champs électriques élevés, qui se traduisent par une migration du césium et, de ce fait, par l'instabilité et l'inhomogénéité de l'émission. Une forme de réalisation particulière d'un dispositif semiconducteur oà ces. problèmes sont résolus, au moins en majeure partie, est caractérisée en ce que le corps semiconducteur présente une jonction pn entre une région de type n confinant à la surface

PHN.11.207 C 5

principale et une région de type p, l'application d'une tension

dans le sens de blocage par la jonction pn dans le corps semicon-

ducteur permettant d'engendrer, part multiplication par avalanche, des électrons qui sortent du corps semiconducteur, la jonction pn étant essentiellement parallèle à la surface principale, au moins à l'endroit des régions émettant des électrons, et présentant localement une tension de claquage plus faible que celle de la partie restante de la jonction pn, la partie à tension de claquage plus faible de la surface étant séparée par une couche conductrice de type n d'une épaisseur et d'un dopage tels qu'à la tension de claquage, la zone de déplétion de la jonction pn ne s'étende pas

jusqu'à la surface, mais en reste séparée par une couche superfi-

cielle, qui est suffisamment mince pour transmettre les électrons engendrés, la région de type n étant recouverte d'une couche en matériau électroconducteur assurant le contact de la région de

type n et étant munie d'ouvertures, à l'endroit des régions émis-

sives d'électrons.

Ainsi, il s'est formé un trajet de courant à résistance faible parallèle à la région de type n, ce qui permet d'utiliser une cathode sans les susdits problèmes pour une densité de courant

effective élevée.

Une forme de réalisation préférentielle d'un tel dis-

positif semiconducteur permettant d'atteindre un facteur de rem-

plissage élevé, est caractérisée en ce que les régions émettant

des électrons sont pratiquement sous forme de bande.

La figure 1 montre une vue en plan d'un dispositif semi-

conducteur conforme à l'invention.

La figure 2 montre une section transversale suivant la

ligne II-II de la figure 1.

La figure 3 montre le segment 18 de la figure 1 à

échelle agrandie.

La figure 4 montre une autre réalisation dtun tel segment.

Les figures 5, 6 et 7 montrent une vue en plan d'autres

dispositifs semiconducteurs conformes à l'invention.

La figure 8 montre une section transversale suivant la

ligne VIII-VIII de la figure 7.

La figure 9 montre une vue en plan d'un dispositif semi-

conducteur conforme à l'invention présentant un facteur de remplis-

PHN.11.207 C 6

sage élev4.

La figure 10 montre une section transversale suivant la

ligne X-X de la figure 9.

La figure 11 montre un dispositif de reproduction réalisé avec un dispositif semiconducteur conforme à l'invention, alors que

la figure 12 montre un dispositif d'enregistrement com-

portant un dispositif semiconducteur conforme à l'invention et

la figure 13 montre une vue en plan d'un autre disposi-

tif semiconducteur conforme à l'invention.

Les figures ne sont pas représentées à l'échelle et pour la clarté du dessin, dans la section transversale, notamment les

dimensions s'étendant dans la direction de l'épaisseur sont forte-

ment exagérées. Les zones semiconductrices de même type de con-

duction sont en général hachurées dans la même direction; sur les figures, les parties correspondantes sont en général désignées par

les mêmes chiffres de référence.

Le dispositif semiconducteur 1 des figures 1 et 2 com-

porte un corps semiconducteur 2, par exemple en silicium, dont une surface principale 3 présente plusieurs régions d'émission 4, qui sont arrangées dans cet exemple suivant une configuration annulaire, indiquée sur la figure 1 par des traits mixtes 5. Les régions d'émission proprement dites 4 se trouvent à l'endroit d'ouvertures

7 dans une couche isolante 22 en oxyde de silicium par exemple.

Le dispositif semiconducteur comporte une jonction pn 6 entre un substrat de type p 8 et une zone de type n 9, 11 constituée par une zone profonden 9 et une zone peu profonde 11. A l'endroit des régions d'émission 4 se trouve la jonction pn entre une région de type p implantée 10 et la zone peu profonde, qui y présente une

épaisseur et un dopage tels que dans le cas d'une tension de cla-

quage de la jonction pn 6, la zone de désertion de la jonction pn ne s'étende pas jusqu'à la surface, mais en est séparée par une couche superficielle, qui est suffisamment mince pour transmettre

les électrons engendrés par suite du claquage. Etant donné la pré-

sence de la jonction de type p à dopage élevé 10, la jonction pn dans les ouvertures 7 présente une plus faible tension de claquage, de sorte que l'émission d'électrons ne s'effectue que dans la régions 4 à l'endroit des ouvertures 7. De plus, le dispositif est muni d'une électrode 12. Celle-ci est subdivisée dans cet exemple

PEN.11.207 C 7

en deux électrodes partielles 12a, 12b, de sorte qu'on peut dévier

les électrons engendrées. L'électrode 12 n'est cependant pas tou-

jours nécessairement présente. Pour le contact de la zone de type n 9 est ménagé un trou de contact 14 dans la couche d'oxyde 22 pour la métallisation de contact 13, alors qu'en bas, le substrat 8 peut être connecté par l'intermédiaire d'une zone de type p à dopage élevé 15 et d'une métallisation de contact 16. Dans les ouvertures 7, une monocouche de césium est appliquée sur la surface

3 afin de réduire le potentiel de sortie des électrons.

Pour une description plus détaillée de la structure,

du fonctionnement et du procédé de fabrication du dispositif semi-

conducteur des figures 1 et 2, il y a lieu de s'en référer à la-

dite Demande de brevet néerlandais N 0 7905470. Dans un exemple de réalisation représenté, une configuration d'émission annulaire est obtenue à l'aide d'une ouverture annulaire dans l'oxyde situé sur la surface, dans laquelle le claquage de la jonction pn est réduit par rapport à d'autres endroits. Une telle configuration annulaire est représentée sur la figure 4 par les traits mixtes 5. La bande annulaire définie à cet effet présente une largeur d'environ 3 micromètres, alors que l'anneau présente un diamètre d'environ

micromètres.

Conformément à l'invention, le dispositif ne comporte pas de régions émissives annulaires, mais plusieurs (environ 25) régions d'émission séparées 4, qui sont arrangées dans un anneau d'un diamètre d'environ 200 micromètres. Les régions d'émission

séparées 4 sont de préférence circulaires et présentent und dia-

mètre d'environ 2 micromètres. La surface émissive totale est ainsi

réduite d'environ 1800 (/pm)2 jusqu'à environ 80 (/um)2.

Dans le cas d'un courant d'émission total égal, la densité de courant d'omission est notablement plus élevée. Une telle densité augmentée du courant d'émission contribue à une désorption plus rapide des ions, atomes et molécules (H20, C02, 02) adsorbés à la couche de césium 17. Simultanément, la densité de courant à travers les régions de type n 6, 11 est plus élevée par suite des plus petites dimensions des régions d'émission 4. Les champs électriques plus élevés accompagnant ces phénomènes accélèrent une éventuelle diffusion d'ions adsorbés à partir de la région d'émission 4. La stabilité de l'émission d'électrons est ainsi

2573573-

PM-.11.207 C 8

également notablement augmentée.

La figure 3 montre une vue en plan du segment 18 de la figure 1 o sont représentées seulement les régions d'émission 4

et la région indiquée par les traits mixtes 5.

La figure 4 montre un tel segment 18 o une section

d'environ 1 micromètre est choisie pour les régions d'émission 4.

Pour un même courant d'émission, la nombre de ragions d'émission

est inversement proportionnel au diamètre des régions d'émission.

Pour une configuration invariable 5 d'un diamètre d'environ 200 micromètres, un dispositif présente environ 50 de telles petites

régions d'émission 4.

Plus généralement, le gain en densité de courant local

augmente & mesure que le diamètre des régions d'émission 4 diminue.

Ce diamètre se situe de préférence entre 10 nanomètres et 10 micro-

mètres.

Les configurations d'émission 4 peuvent également être

réparties uniformément sur une configuration annulaire comme re-

présentée sur la figure 5, qui montre un segment d'une telle con-

figuration d'une largeur d'environ 5 micromatres pour la région 5

et un diamètre d'environ 1 micromètre pour les régions d'émission 4.

D'autre part, la stabilité d'une cathode semiconductrice

peut être augmentée par une réduction analogue à celle décrite ci-

dessus pour une configuration annulaire de la surface &missive totale par une répartition uniforme de plusieurs régions d'émission

plus petites sur cette surface.

La figure 6 montre comment par exemple une région 5 présentant un diamètre initial d'environ 1,5 micromètre peut être subdivisé en trois régions d'émission 4 d'un diamètre d'environ 0,5 micromètre. Une telle subdivision convient particulièrement aux configurations d'un diamètre de la région 5 inférieur à environ micromètres. Pour de plus grands diamètres (10 à 100 /um), on peut choisir assez souvent avantageusement un dispositif analogue à celui de la figure 5. Un dispositif conforme à l'invention o

cette disposition a été prise pour une région d'émission carrée, in-

diquée par la ligne mixte 5 est représenté sur les figures 7, 8.

Les chiffres de référence ont la même signification que sur les figures 1 et 2, et il y a lieu de noter que l'électrode 12 n'est représentée que schématiquement et, comme il a été déjà mentionné

PHN.11.207 C 9

ci-dessus, elle n'est pas nécessairement présente.

Au lieu d'être arrangées en forme de cercle, les régions

d'émission 4 peuvent également 8tre arrangles suivant des confi-

gurations linéaires, par exemple pour les applications d'affichage ou des applications comme décrites dans les Demandes de brevet

néerlandais N 8300651 et 8400632.

Le dispositif semiconducteur 1 des figures 9 et 10 com-

porte un corps semiconducteur 2, par exemple en silicium, présentant une surface principale 3, plusieurs régions d'émission, qui sont

en forme de bande dans cet exemple et se situent dans une confi-

guration circulaire, qui est indiquée par une ligne mixte 5 sur la

figure 9. Les régions d'émission se trouvent à l'endroit des ouver-

tures 7 dans une couche 13 en matériau conducteur, par exemple du tantale. Le dispositif semiconducteur comporte une jonction pn 6

entre un substrat de type p 8 et une zone de type n 9, 11, con-

stituée par une zone n profonde9 et une zone peu profonde 11. A l'endroit des régions d'émission se trouvent la jonction pn entre

une région de type p implantée 10 et la zone peu profonde qui pré-

sente une épaisseur et un dopage tels qu'à la tension de claquage de la jonction pn 6, la zone de désertion de la jonction pn ne s'étend pas jusqu'à la surface, mais en reste séparée par une couche superficielle, qui est suffisamment mince pour transmettre les électrons engendrés par suite de claquage. Par suite de la région de type p à dopage élevé 10, la jonction pn dans les ouvertures 7 présente une tension de claquage plus faible, de sorte que l'émission d'électrons ne s'effectue pratiquement que dans les régions à

l'endroit des ouvertures 7.

Dans les ouvertures 7, une monocouche en matériau ré-

ducteur du potentiel de sortie 17, par exemple, du césium, est

appliquée sur la surface 3.

Dans cette forme de réalisation, la zone de type n 9, 11

est contactée à l'aide de la couche conductrice 13 par l'inter-

médiaire d'un trou de contact 14 dans une couche isolante 22 qui recouvre la surface 3 à l'extérieur de la zone de type n 9, 11. Du fait que l'alimentation en courant ne s'effectue qu'essentiellement par l'intermédiaire de la couche 13, la densité de courant effective

peut être augmentée notablement. De plus, les différences de po-

PHN.11.207 C 10

tentiel dans la couche 13 restent faible, de sorte qu'il ne se pro-

duit pas de phénomènes secondaires par suite d'intensités de champ

élevées, comme par exemple un transport de césium.

A la face inférieure, le substrat 8 peut être connecté par l'intermédiaire d'une zone de type p à dopage élevé 15 et d'une

métallisation de contact 16.

Les ouvertures en forme de bande 7 de la figure 9 pré-

sentent une largeur d'environ 1 /um et sond espacées d'une distance d'environ 1,pum. Dans la configuration selon la figure 9, il est

possible d'atteindre un facteur de remplissage d'environ 50 %.

Pour la couche conductrice 13 est utilisé de préférence un matériau qui ne diffuse pas ou guère dans le silicium, comme

par exemple du tantale.

Le dispositif des figures 9 et 10 peut être réalisé d'une façon simple, par exemple d'abord par application des zones

de type n 9, 10 par implantation d'ions.

Ensuite, la configuration métallique 13 est appliquée, par exemple à l'aide d'une technique d'enlèvement. La configuration métallique ainsi obtenue utilisée comme masse permet d'appliquer les zones de type p 10 à l'endroit des ouvertures 7 par implantation d'ions, de sorte que la tension de claquage de la jonction pn 6 y

est abaissée. Pour une description plus détaillée de la structure

du fonctionnement du dispositif semiconducteur des figures 1 et 2, il y a lieu de se référer à ladite demande de brevet néerlandais

N 7905470.

Les ouvertures 7 peuvent non seulement-étre choisies en forme de bande mais également de façon circulaire, les régions émissives étant alors réparties d'une façon pratiquement homogène sur toute la surface. Une réduction poursuivie de la largeur des

ouvertures 7 et, de ce fait, des régions émissives d'électrons aug-

mentent la stabilité cathodique.

La figure 11 montre schématiquement en vue perspective un dispositif de reproduction plan présentant, outre le corps semiconducteur 2, également un écran luminescent 23, qui est activé

par le courant d'électrons 19 provenant du corps semiconducteur.

La distance comprise entre le corps semiconducteur et l'écran luminescent est par exemple de 5 millimètres, alors que l'espace

dans lequel ils sont disposés est vidé d'air. Entre le corps semi-

PIN.11.207 C 11

conducteur 2 et l'écran 23 est appliquée une tension de l'ordre de à 10 kV par l'intermédiaire de la source de tension 24, ce qui provoque une intensité de champ tellement élevée entre l'ecran et le dispositif que les dimensions de l'image d'une cathode sont du même ordre de grandeur que celles de cette cathode. Les régions d'émission 4 sont arrangées sur la surface du corps semiconducteur suivant des configurations linéaires 5, qui sont activées à l'aide d'électroniques auxiliaires intégrées non représentées sur le dessin au besoin également dans le corps

semiconducteur 2.

Ainsi, un ou plusieurs groupes présentant une émission suivant des configurations linéaires sont toujours excites de façon identique afin de reproduire, dans le présent exemple, sur l'écran

23 des caractères.

La figure 12 représente schématiquement un tube à rayons cathodiques, par exemple un tube de prise de vue présentant

un tube à vide fermé hermétiquement 20, qui s'évase en forme d'en-

tonnoir, la face intérieure de la paroi terminale étant recouverte d'un écran luminescent 21. De plus, le tube comporte des électrodes de focalisation 25, 26 et les électrodes de déviation 27, 28. Le faisceau d'électrons 19 est engendré à l'aide d'au moins une cathode comme décrite ci-dessus, qui se trouve dans un corps semiconducteur 2 monté sur un support 29. Des connexions électriques du dispositif

semiconducteur sortent par l'intermédiaire des traversées 30.

Evidemment, l'invention n'est pas limitée aux exemples illustrés cidessus, mais plusieurs variantes sont possible pour

l'homme du métier sans sortir du cadre de la présente invention.

C'est ainsi que dans les régions d'émission, des électrons peuvent être engendrés selon tout autre principe que par multiplication par avalanche. A ce sujet, on songe au principe d'une cathode à affinité électronique négative ou les principes qui sont à la base des cathodes comme décrites dans les Demandes

de brevet britanniques N 8133501 et N 8133502.

De plus, les régions d'émission ne sont pas toujours

choisies nécessairement circulaires ou carrées mais peuvent pré-

senter plusieurs autres formes, par exemple une forme rectangulaire ou ellipsoldale, ce qui est notamment avantageux dans le dispositif

selon les figures 1, 2 du point de vue de l'optique électronique.

PHN.11.207 C 12

Suivant les possibilités de la technologie dessemicon-

ducteurs, on choisit les diamètres des régions d'émission inférieurs à 0, 5 /um, valeurs choisies dans l'exemple selon la figure 6. D'un

côté, la région 5 peut être subdivisée en plus de régions d'émis-

sion 4, alors que de l'autre octé, pour un nombre invariable, il

est possible de choisir un diamètre plus petit pour la région 5.

De même que la configuration circulaire de la figure 6

peut être avantageusement remplacée dans certains cas par une con-

figuration circulaire, les configurations linéaires selon la figure 7 peuvent être remplacées par des configurations rectangulaires

comme représentées sur la figure 11.

De plus, dans le dispositif selon la figure 8, les régions d'émission 4 sont obtenues à partir d'une couche n uniforme 11, qui se raccorde à une diffusion de contact 9, cas dans lequel une tension de claquage réduite s'obtient localement à l'aide d'une

implantation de bore dans les ouvertures 7.

*PHN.11.207 C 13

Claims (14)

REVENDICATIONS:

1. Dispositif semiconducteur servant à engendrer un courant d'électrons avec une cathode comportant un corps semiconducteur présentant au moins un groupe de régions situées à une surface principale et pouvant obtenir une réglage commun du fonctionnement lors du fonctionnement pour émettre des électrons, caractérisé

en ce que le groupe de régions pour le réglage commun du fonction-

nement présente au moins deux connexions électriques communes pour

des éléments correspondants.

2. Dispositif semiconducteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le groupe de régions est réparti d'une façon

pratiquement homogène sur une partie de la surface principale.

3. Dispositif semiconducteur selon la revendication I ou 2, caractérisé en ce que le groupe de régions est arrangé suivant une

configuration annulaire.

4. Dispositif semiconducteur selon l'une des revendications

précédentes, caractérisé en ce que le corps semiconducteur comporte

plusieurs groupes de régions pouvant être réglées séparément.

5. Dispositif semiconducteur selon l'une des revendications

précédentes, caractérisé en ce que les régions présentent une

superficie d'au maximum 100 (/m)2.

6. Dispositif semiconducteur selon l'une des revendications

précédentes, caractérisé en ce que le corps semiconducteur présente une jonction pn entre une région de type n confinant à la surface principale et une région de type p, alors que l'application d'une tension dans le sens de blocage dans la jonction pn dans le corps semiconducteur permet d'engendrer par multiplication par avalanche des électrons sortant du corps semiconducteur et la surface est munie d'une couche électroisolante dans laquelle sont ménagées plusieurs ouvertures, alors que la jonction pn s'étend au moins

dans l'ouverture essentiellement parallèlement à la surface prin-

cipale et présente localement une plus faible tension de claquage que celle du reste de la jonction pn, une partie à plus faible

tension de claquage de la surface étant séparée par une couche con-

PHN.11.207 C 14

ductrice de type n d'une épaisseur et d'un dopage tels que dans le cas de la tension de claquage, la zone de désertion de la jonction pn ne s'étend pas jusqu'à la surface, mais en est séparée

par unecouche superficielle qui est suffisamment mince pour trans-

mettre les électrons engendrés.

7. Dispositif semiconducteur selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'au moins une électrode est appliquée sur au

moins une partie de la couche isolante.

8. Dispositif semiconducteur selon l'une des revendications

1 à 5, caractérisé en ce que le corps semiconducteur présente une

jonction pn entre une région de type n confinant à la surface prin-

cipale et une région de type p, l'application d'une tension dans le sens de blocage par la jonction pn dans le corps semiconducteur permettant d'engendrer, par multiplication par avalanche, des électrons que sortent du corps semiconducteur, la jonction pn étant essentiellement parallèle à la surface principale, au moins à

l'endroit des régions émettant des électrons, et présentant locale-

ment une tension de claquage plus faible que celle de la partie restante de la jonction pn, la partie à tension de claquage plus faible de la surface étant séparée par une couche conductrice de

type n d'une épaisseur et d'un dopage tels qu'à la tension de cla-

quage, la zone de déplétion de la jonction pn ne s'étende pas

jusqu'à la surface, mais en reste séparée par une couche superfi-

cielle, qui est suffisamment mince pour transmettre les électrons engendrés, la région de type n étant recouverte d'une couche en matériau électroconducteur assurant le contact de la région de

type n et étant munie d'ouvertures, à l'endroit des regions émis-

sives d'électrons.

9. Dispositif semiconducteur selon la revendication 8,

caractérisé en ce que les régions 6missives d'électrons sont pra-

tiquement en forme de bande.

10. Dispositif semiconducteur selon la revendication 8 ou 9,

caractérisé en ce que les régions émissives d'électrons sont ré-

parties sur une région superficielle pratiquement circulaire.

11. Dispositif semiconducteur selon l'une des revendications

précédentes, caractérisé en ce qu'à l'endroit des régions émettant des électrons, la surface principale est recouverte d'une couche

en matériau réducteur de potentiel de sortie des électrons.

PHN.11.207 C 15

12. Tube de prise de vue muni de moyens pour commander un faisceau d'électrons, faisceau d'électrons qui assure le balayage d'une image de charge, caractérisé en ce que faisceau d'électrons est engendré avec un dispositif semiconducteur selon l'une des

revendications 1 à 11.

13. Dispositif de reproduction muni de moyens permettant

de commander un faisceau d'électrons, ce faisceau d'électrons pro-

voquant une représentation, caractérisé en ce que le faisceau d'électrons est engendré à l'aide d'un dispositif selon l'une des

revendication 1 à 11.

14. Dispositif semiconducteur selon la revendication 13, caractérisé en ce que ce dispositif comporte un écran luminescent, qui se trouve dans le vide à quelques millimètres du dispositif semiconducteur et l'écran est activé par le faisceau d'électrons

provenant du dispositif semiconducteur.