JPH0887964A - 微少真空管 - Google Patents
微少真空管Info
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- JPH0887964A JPH0887964A JP6222774A JP22277494A JPH0887964A JP H0887964 A JPH0887964 A JP H0887964A JP 6222774 A JP6222774 A JP 6222774A JP 22277494 A JP22277494 A JP 22277494A JP H0887964 A JPH0887964 A JP H0887964A
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- anode
- substrate
- vacuum tube
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- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J21/00—Vacuum tubes
- H01J21/02—Tubes with a single discharge path
- H01J21/06—Tubes with a single discharge path having electrostatic control means only
- H01J21/10—Tubes with a single discharge path having electrostatic control means only with one or more immovable internal control electrodes, e.g. triode, pentode, octode
- H01J21/105—Tubes with a single discharge path having electrostatic control means only with one or more immovable internal control electrodes, e.g. triode, pentode, octode with microengineered cathode and control electrodes, e.g. Spindt-type
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J19/00—Details of vacuum tubes of the types covered by group H01J21/00
- H01J19/02—Electron-emitting electrodes; Cathodes
- H01J19/24—Cold cathodes, e.g. field-emissive cathode
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J19/00—Details of vacuum tubes of the types covered by group H01J21/00
- H01J19/28—Non-electron-emitting electrodes; Screens
- H01J19/32—Anodes
- H01J19/36—Cooling of anodes
Landscapes
- Cold Cathode And The Manufacture (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 電力用スイッチング素子などに用いることが
できる、電流密度が大きくても熱の発生を抑制できる全
く新規な微少真空管を提供することを目的とする。 【構成】 基板102上に形成されたエミッタ103と
エミッタ103を取り囲むように形成されたゲート電極
104からなる冷陰極に対向してアノード106が設け
られている。このアノード106を冷却するための手段
として放熱フィン108が、アノード106を圧着して
あるブロック107の上に設けられている。
できる、電流密度が大きくても熱の発生を抑制できる全
く新規な微少真空管を提供することを目的とする。 【構成】 基板102上に形成されたエミッタ103と
エミッタ103を取り囲むように形成されたゲート電極
104からなる冷陰極に対向してアノード106が設け
られている。このアノード106を冷却するための手段
として放熱フィン108が、アノード106を圧着して
あるブロック107の上に設けられている。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は微少真空管に係り、特に
大電力用や高集積化大容量の微少真空管に関する。
大電力用や高集積化大容量の微少真空管に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、発達したSi半導体加工技術を利
用した電界放出型の冷陰極を用いた微少真空管の開発が
活発に行なわれている。その代表的な例としてJoun
al of Applied Physics、Vo
l.47、5348(1976)に記載したものが知ら
れている。この電界放出型冷陰極は電界放出を行なう円
錐状のエミッタを回転斜め蒸着法によって作成する。
用した電界放出型の冷陰極を用いた微少真空管の開発が
活発に行なわれている。その代表的な例としてJoun
al of Applied Physics、Vo
l.47、5348(1976)に記載したものが知ら
れている。この電界放出型冷陰極は電界放出を行なう円
錐状のエミッタを回転斜め蒸着法によって作成する。
【0003】またアノードまで作成した代表的な例とし
ては、応用物理、vol59、p164(1990)に
記載された、Si異方性エッチングを用いてSi電界放
出型冷陰極とアノードとを作成したものが知られてい
る。
ては、応用物理、vol59、p164(1990)に
記載された、Si異方性エッチングを用いてSi電界放
出型冷陰極とアノードとを作成したものが知られてい
る。
【0004】この微少真空管は図9に示すような構造を
している。Si基板1上に、Si異方性エッチングによ
って形成した、電子を放出する四角錘状のエミッタ2が
形成されており、エミッタ2の周囲に絶縁層3・ゲート
電極層4・絶縁層5・アノード6が形成されている。こ
れらは真空容器7に入っている。ゲート電極層4はエミ
ッタ2の電子の放出を制御する。またエミッタ3から放
出された電子をアノード6が受ける。このようなエミッ
タ・ゲート電極を用いた冷陰極を応用した例は、今まで
には表示装置などの限られた例しかない。
している。Si基板1上に、Si異方性エッチングによ
って形成した、電子を放出する四角錘状のエミッタ2が
形成されており、エミッタ2の周囲に絶縁層3・ゲート
電極層4・絶縁層5・アノード6が形成されている。こ
れらは真空容器7に入っている。ゲート電極層4はエミ
ッタ2の電子の放出を制御する。またエミッタ3から放
出された電子をアノード6が受ける。このようなエミッ
タ・ゲート電極を用いた冷陰極を応用した例は、今まで
には表示装置などの限られた例しかない。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来の微少真空管は、
GTO(ゲートターンオフサイリスタ)などの電力用ス
イッチング素子の動作時の電流密度が10〜20A/c
m2 程度であるのに対して、1000A/cm2 以上の
大きな電流密度が得られる。そこで例えば電流密度10
0A/cm2 〜200A/cm2 程度で、オン電圧が2
Vの微少真空管を作成した場合、エネルギー損失のうち
の特に熱損失が動作時に起こってしまう。これにより2
00W/cm2 〜400W/cm2 もの熱が発生する。
GTO(ゲートターンオフサイリスタ)などの電力用ス
イッチング素子の動作時の電流密度が10〜20A/c
m2 程度であるのに対して、1000A/cm2 以上の
大きな電流密度が得られる。そこで例えば電流密度10
0A/cm2 〜200A/cm2 程度で、オン電圧が2
Vの微少真空管を作成した場合、エネルギー損失のうち
の特に熱損失が動作時に起こってしまう。これにより2
00W/cm2 〜400W/cm2 もの熱が発生する。
【0006】熱が発生すると、アノードの異常な温度上
昇や損傷・破壊、エミッタおよびゲート電極が加熱され
ることによる電子放出特性の変動、微少真空管の周囲に
接続あるいは設置された他の電子デバイスや電子回路へ
の悪影響などが起こるという問題があった。
昇や損傷・破壊、エミッタおよびゲート電極が加熱され
ることによる電子放出特性の変動、微少真空管の周囲に
接続あるいは設置された他の電子デバイスや電子回路へ
の悪影響などが起こるという問題があった。
【0007】本発明は上記の問題を解決し、電力用スイ
ッチング素子などに用いることができる、電流密度が大
きくても熱の発生を抑制できる全く新規な微少真空管を
提供することを目的とする。
ッチング素子などに用いることができる、電流密度が大
きくても熱の発生を抑制できる全く新規な微少真空管を
提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記の問題を解決するた
めの本発明の請求項1の発明は、基板と、この基板上に
形成された先端の鋭いエミッタと、前記基板上で前記エ
ミッタの先端部とは異なる位置に形成されたゲート電極
と、前記基板と対向する位置に設けられたアノードと、
このアノードを冷却するための第1の冷却手段とを備え
た微少真空管である。
めの本発明の請求項1の発明は、基板と、この基板上に
形成された先端の鋭いエミッタと、前記基板上で前記エ
ミッタの先端部とは異なる位置に形成されたゲート電極
と、前記基板と対向する位置に設けられたアノードと、
このアノードを冷却するための第1の冷却手段とを備え
た微少真空管である。
【0009】また本発明の請求項2の発明は、基板と、
この基板上に形成された先端の鋭いエミッタと、前記基
板上で前記エミッタの先端部とは異なる位置に形成され
たゲート電極と、前記基板と対向する位置に設けられた
アノードと、前記エミッタおよび前記ゲート電極を冷却
するための第2の冷却手段とを備えた微少真空管であ
る。
この基板上に形成された先端の鋭いエミッタと、前記基
板上で前記エミッタの先端部とは異なる位置に形成され
たゲート電極と、前記基板と対向する位置に設けられた
アノードと、前記エミッタおよび前記ゲート電極を冷却
するための第2の冷却手段とを備えた微少真空管であ
る。
【0010】本発明者らは電子や正孔などのキャリアが
固体内を移動する固体デバイスでは、キャリアが半導体
などの固体内を移動する際の格子の振動によってエネル
ギーを損失して、熱発生の大部分が固体内で発生するの
に対して、微少真空管ではキャリアは電子のみであり、
エミッタおよびゲート電極とアノードとの間は実体のな
い真空であるため、エネルギー損失の大部分がエミッタ
・ゲート電極・アノード、特にエミッタから放出された
電子を受けるアノードで発生することを見い出し本発明
に至った。
固体内を移動する固体デバイスでは、キャリアが半導体
などの固体内を移動する際の格子の振動によってエネル
ギーを損失して、熱発生の大部分が固体内で発生するの
に対して、微少真空管ではキャリアは電子のみであり、
エミッタおよびゲート電極とアノードとの間は実体のな
い真空であるため、エネルギー損失の大部分がエミッタ
・ゲート電極・アノード、特にエミッタから放出された
電子を受けるアノードで発生することを見い出し本発明
に至った。
【0011】
【作用】請求項1の発明によれば、第1の冷却手段によ
ってアノードが冷却されるため、エミッタから放出され
た電子がアノードに達してもアノードで発生する熱を抑
制することができる。このためアノードの異常な温度上
昇や損傷・破壊を避けられる。
ってアノードが冷却されるため、エミッタから放出され
た電子がアノードに達してもアノードで発生する熱を抑
制することができる。このためアノードの異常な温度上
昇や損傷・破壊を避けられる。
【0012】また請求項2の発明によれば、第2の冷却
手段によってエミッタおよびゲート電極が冷却されるた
め、エミッタで電子を放出する際にエミッタおよびゲー
ト電極で発生する熱や、アノードから輻射されエミッタ
およびゲート電極に達することによって発生する熱を抑
制することができる。このため電子放出特性の変動を抑
えることができる。
手段によってエミッタおよびゲート電極が冷却されるた
め、エミッタで電子を放出する際にエミッタおよびゲー
ト電極で発生する熱や、アノードから輻射されエミッタ
およびゲート電極に達することによって発生する熱を抑
制することができる。このため電子放出特性の変動を抑
えることができる。
【0013】
【実施例】以下、本発明を図面を参照しつつ説明する。 (実施例1)図1に本実施例に係る微少真空管の斜視断
面図を示す。
面図を示す。
【0014】図1ではブロック101上に基板102が
設置されている。基板102には転写モールド法によっ
て作成した四角錘状の複数のエミッタ103が形成され
ており、さらにエミッタ103の先端が露出するように
ゲート電極104が設けられている。ゲート電極104
はゲート端子105によって外部に接続されている。ま
た基板102に対向する位置にはアノード106が設け
られ、アノード106はブロック107に圧着またはろ
う付けなどで接続されている。なおブロック101・1
07は大電流に耐えられるように熱容量を大きくしてあ
る。ブロック107の上部には第1の冷却手段として、
少なくとも一部をネジ山とした放熱フィン108が、ま
た中部には放熱の役目も果たすアノード端子109が設
けられている。
設置されている。基板102には転写モールド法によっ
て作成した四角錘状の複数のエミッタ103が形成され
ており、さらにエミッタ103の先端が露出するように
ゲート電極104が設けられている。ゲート電極104
はゲート端子105によって外部に接続されている。ま
た基板102に対向する位置にはアノード106が設け
られ、アノード106はブロック107に圧着またはろ
う付けなどで接続されている。なおブロック101・1
07は大電流に耐えられるように熱容量を大きくしてあ
る。ブロック107の上部には第1の冷却手段として、
少なくとも一部をネジ山とした放熱フィン108が、ま
た中部には放熱の役目も果たすアノード端子109が設
けられている。
【0015】これらのエミッタ103・ゲート電極10
4とアノード106との間を、外周の表面が放熱・冷却
フィン構造の高絶縁セラミック外囲器110、真空封じ
および放熱を兼ねたメタルシール111・112を用い
て真空状態とする。
4とアノード106との間を、外周の表面が放熱・冷却
フィン構造の高絶縁セラミック外囲器110、真空封じ
および放熱を兼ねたメタルシール111・112を用い
て真空状態とする。
【0016】具体的にはエミッタ103・ゲート電極1
04とアノード106の耐圧が1kV、エミッタ103
・ゲート電極104とアノード106との間隔が約1m
mとなるようにし、容器内を1.3×10-7Paの圧力
となるように真空排気した後、セラミック外囲器110
とメタルシール111・112とを接合する。これによ
り本実施例に係る微少真空管が完成する。
04とアノード106の耐圧が1kV、エミッタ103
・ゲート電極104とアノード106との間隔が約1m
mとなるようにし、容器内を1.3×10-7Paの圧力
となるように真空排気した後、セラミック外囲器110
とメタルシール111・112とを接合する。これによ
り本実施例に係る微少真空管が完成する。
【0017】ここで転写モールド法によるエミッタおよ
びゲート電極を含む冷陰極の製造工程を図2によって説
明する。まず図2(a)に示すように、直径約10cm
の単結晶基板の片側表面に底部を尖らせた凹部を形成す
る。このような凹部を形成する方法としては、以下に述
べるようなSi単結晶基板の異方性エッチングを利用す
る方法がある。p型で(100)結晶面方位のSi単結
晶基板201上に厚さ0.1μmのSiO2 層(図示せ
ず)をドライ酸化法によって形成し、さらにレジスト
(図示せず)をスピンコート法により塗布する。次にス
テッパを用いて、例えば1μm角の正方形の開口部が得
られるように、露光・現像などのパターニングを行なっ
た後、NH4F・HF混合溶液によりSiO2 層のエッ
チングを行なう。レジストを除去した後30wt%のK
OH水溶液を用いて異方性エッチングを行ない、深さ
0.71μmの逆ピラミッド状の凹部202をSi基板
201上に形成する。
びゲート電極を含む冷陰極の製造工程を図2によって説
明する。まず図2(a)に示すように、直径約10cm
の単結晶基板の片側表面に底部を尖らせた凹部を形成す
る。このような凹部を形成する方法としては、以下に述
べるようなSi単結晶基板の異方性エッチングを利用す
る方法がある。p型で(100)結晶面方位のSi単結
晶基板201上に厚さ0.1μmのSiO2 層(図示せ
ず)をドライ酸化法によって形成し、さらにレジスト
(図示せず)をスピンコート法により塗布する。次にス
テッパを用いて、例えば1μm角の正方形の開口部が得
られるように、露光・現像などのパターニングを行なっ
た後、NH4F・HF混合溶液によりSiO2 層のエッ
チングを行なう。レジストを除去した後30wt%のK
OH水溶液を用いて異方性エッチングを行ない、深さ
0.71μmの逆ピラミッド状の凹部202をSi基板
201上に形成する。
【0018】次にSiO2 層を除去した後、図2(b)
に示すように、Si基板201上に凹部202内を含め
てSiO2 層203を形成する。この実施例では厚さ
0.3μmとなるようにウェット酸化法によって形成し
た。
に示すように、Si基板201上に凹部202内を含め
てSiO2 層203を形成する。この実施例では厚さ
0.3μmとなるようにウェット酸化法によって形成し
た。
【0019】次いで図2(c)に示すように、エミッタ
材料層204として例えばタングステンやモリブデンを
凹部202が充填されるように形成する。この実施例で
はスパッタリング法によりタングステンを厚さ2μmと
なるように形成した。凹部202に充填された部分がエ
ミッタ103となる。
材料層204として例えばタングステンやモリブデンを
凹部202が充填されるように形成する。この実施例で
はスパッタリング法によりタングステンを厚さ2μmと
なるように形成した。凹部202に充填された部分がエ
ミッタ103となる。
【0020】なおエミッタ材料の材質によっては、さら
にITOなどの導電層を形成しても良い。続いて図2
(d)に示すように、基板102となるガラス基板を静
電接着法によって接着する。これは次のようにして行な
った。背面に厚さ0.3μmのAl層をコートした厚さ
1mmのパイレックスガラス基板を用い、ガラス基板1
02の側に−、Si基板201の側に+の電圧をかけた
状態で、300℃以上の加熱を行なうことによってガラ
ス基板102が接着される。
にITOなどの導電層を形成しても良い。続いて図2
(d)に示すように、基板102となるガラス基板を静
電接着法によって接着する。これは次のようにして行な
った。背面に厚さ0.3μmのAl層をコートした厚さ
1mmのパイレックスガラス基板を用い、ガラス基板1
02の側に−、Si基板201の側に+の電圧をかけた
状態で、300℃以上の加熱を行なうことによってガラ
ス基板102が接着される。
【0021】次に図(e)に示すように、ガラス基板1
02の背面のAl層を除去した後に、エチレンジアミン
・ピロカデコール・ピラジンの混合液でSi基板201
のみをエッチングして除去する。
02の背面のAl層を除去した後に、エチレンジアミン
・ピロカデコール・ピラジンの混合液でSi基板201
のみをエッチングして除去する。
【0022】これに続いて図2(f)に示すように、ゲ
ート電極層104として例えばタングステンをSiO2
層203上に形成する。この実施例では厚さ0.9μm
となるようにスパッタリング法によって形成した。
ート電極層104として例えばタングステンをSiO2
層203上に形成する。この実施例では厚さ0.9μm
となるようにスパッタリング法によって形成した。
【0023】さらに図2(g)に示すように、ゲート電
極層104上にフォトレジストを塗布して酸素プラズマ
によるエッチングを行ない、エミッタ103の先端部が
0.7μmほど現われるようにフォトレジスト層205
を形成した。
極層104上にフォトレジストを塗布して酸素プラズマ
によるエッチングを行ない、エミッタ103の先端部が
0.7μmほど現われるようにフォトレジスト層205
を形成した。
【0024】その後図2(h)に示すように、RIE法
によりエミッタ103先端部のゲート電極層104を除
去する。最後に図2(i)に示すように、フォトレジス
ト層を除去し、次いでNH4 F・HF混合溶液を用いて
エミッタ103先端部のSiO2 層203を除去する。
これによってエミッタ103・ゲート電極104を含む
冷陰極が完成する。
によりエミッタ103先端部のゲート電極層104を除
去する。最後に図2(i)に示すように、フォトレジス
ト層を除去し、次いでNH4 F・HF混合溶液を用いて
エミッタ103先端部のSiO2 層203を除去する。
これによってエミッタ103・ゲート電極104を含む
冷陰極が完成する。
【0025】この冷陰極は、異方性エッチングによって
Si基板に設けられた凹部に材料を充填することにより
エミッタを形成する。このため凹部の形状に応じたエミ
ッタを再現性良く得ることができる。そしてこの凹部は
異方性エッチングの形状再現性と、エミッタとなる部分
へのSiO2 層の凹部内への成長作用により、底部を良
好に尖らせた逆ピラミッド状とすることができるので先
端部が鋭くなり、また高さの均一性に優れたエミッタを
安定して得られる。さらにエミッタ先端部とゲート電極
がSiO2 層を挟んで形成されているので、エミッター
ゲート間の距離をSiO2 層の厚さによって精度良く制
御できる。これに加えてエミッタ材料としてタングステ
ン・Siに限らず仕事関数の低い種々の材料を用いるこ
とができる。このような冷陰極は電子の放出効率やその
均一性が大幅に向上する。さらに強度の強いガラス基板
を用いるため、基板を大きくすることができる。
Si基板に設けられた凹部に材料を充填することにより
エミッタを形成する。このため凹部の形状に応じたエミ
ッタを再現性良く得ることができる。そしてこの凹部は
異方性エッチングの形状再現性と、エミッタとなる部分
へのSiO2 層の凹部内への成長作用により、底部を良
好に尖らせた逆ピラミッド状とすることができるので先
端部が鋭くなり、また高さの均一性に優れたエミッタを
安定して得られる。さらにエミッタ先端部とゲート電極
がSiO2 層を挟んで形成されているので、エミッター
ゲート間の距離をSiO2 層の厚さによって精度良く制
御できる。これに加えてエミッタ材料としてタングステ
ン・Siに限らず仕事関数の低い種々の材料を用いるこ
とができる。このような冷陰極は電子の放出効率やその
均一性が大幅に向上する。さらに強度の強いガラス基板
を用いるため、基板を大きくすることができる。
【0026】このような冷陰極を用いた図1の微少真空
管にオン電圧2Vで30kA(電流密度100A/cm
2 )の大電流を流し、10kHzの高速スイッチングを
行なわせたところ、アノードの異常な温度上昇や損傷・
破壊もなく、電子の放出特性の変動や劣化などの現象も
見られず、正常な動作をした。
管にオン電圧2Vで30kA(電流密度100A/cm
2 )の大電流を流し、10kHzの高速スイッチングを
行なわせたところ、アノードの異常な温度上昇や損傷・
破壊もなく、電子の放出特性の変動や劣化などの現象も
見られず、正常な動作をした。
【0027】このように大電流を流しても正常な動作を
するので、この微少真空管は電力用スイッチング素子な
どに用いることが可能となる。 (実施例2)図3に本実施例に係る微少真空管の斜視断
面図を示す。図中の番号は実施例1と同じ部分には同じ
番号を付けてある。以下の実施例でも同様とした。
するので、この微少真空管は電力用スイッチング素子な
どに用いることが可能となる。 (実施例2)図3に本実施例に係る微少真空管の斜視断
面図を示す。図中の番号は実施例1と同じ部分には同じ
番号を付けてある。以下の実施例でも同様とした。
【0028】この実施例が実施例1と異なる点は、放熱
フィン108にヒートパイプ113を設けてある点であ
る。ヒートパイプ113を設けることによって熱がさら
に逃げやすくなり冷却による効果がいっそう高まる。 (実施例3)図4に本実施例に係る微少真空管の斜視断
面図を示す。
フィン108にヒートパイプ113を設けてある点であ
る。ヒートパイプ113を設けることによって熱がさら
に逃げやすくなり冷却による効果がいっそう高まる。 (実施例3)図4に本実施例に係る微少真空管の斜視断
面図を示す。
【0029】この実施例が実施例1と異なる点は、ブロ
ック107内に沸騰プール114が設けられ、さらに放
熱フィン108に中空パイプ115が設けられている点
である。沸騰プール114内の水がアノード106にお
いて発生する熱によって加熱されて水蒸気となる。この
とき気化熱によってアノード106が冷却される。水蒸
気は中空パイプ115内を上昇して冷却され再び水とな
って沸騰プール114に戻る。
ック107内に沸騰プール114が設けられ、さらに放
熱フィン108に中空パイプ115が設けられている点
である。沸騰プール114内の水がアノード106にお
いて発生する熱によって加熱されて水蒸気となる。この
とき気化熱によってアノード106が冷却される。水蒸
気は中空パイプ115内を上昇して冷却され再び水とな
って沸騰プール114に戻る。
【0030】この実施例でも熱がさらに逃げやすくな
る。なお沸騰プールではなく外部からパイプによって水
を供給し続けることにより冷却することも可能である。 (実施例4)図5に本実施例に係る微少真空管の斜視断
面図を示す。
る。なお沸騰プールではなく外部からパイプによって水
を供給し続けることにより冷却することも可能である。 (実施例4)図5に本実施例に係る微少真空管の斜視断
面図を示す。
【0031】この実施例が実施例1と異なる点は、放熱
フィンがなく、ブロック101の斜線で囲った部分に水
が流れるようになっている点である。すなわちこれが第
2の冷却手段となる。
フィンがなく、ブロック101の斜線で囲った部分に水
が流れるようになっている点である。すなわちこれが第
2の冷却手段となる。
【0032】これにより実施例3でアノードが冷却され
るのと同様に、エミッタ103・ゲート電極104を冷
却することができる。 (実施例5)図6に本実施例に係る微少真空管の斜視断
面図を示す。
るのと同様に、エミッタ103・ゲート電極104を冷
却することができる。 (実施例5)図6に本実施例に係る微少真空管の斜視断
面図を示す。
【0033】この実施例が実施例1と異なる点は、外囲
器110の外部に水を流すパイプ116を螺旋状に巻き
付けて、水を流し続けて冷却を行なう点である。パイプ
116を設けていることによってエミッタ103・ゲー
ト電極104・アノード106が冷却されるため、放熱
フィンだけを設けている場合よりも冷却の効果が大きく
なる。 (実施例6)図7に本実施例に係る微少真空管の斜視断
面図を示す。
器110の外部に水を流すパイプ116を螺旋状に巻き
付けて、水を流し続けて冷却を行なう点である。パイプ
116を設けていることによってエミッタ103・ゲー
ト電極104・アノード106が冷却されるため、放熱
フィンだけを設けている場合よりも冷却の効果が大きく
なる。 (実施例6)図7に本実施例に係る微少真空管の斜視断
面図を示す。
【0034】この実施例が実施例1と異なる点は、ゲー
ト端子105の厚さをより厚くしてある点である。厚さ
を厚くすることでゲート電極の熱がより逃げやすくな
る。 (実施例7)図8に本実施例に係る微少真空管の斜視断
面図を示す。
ト端子105の厚さをより厚くしてある点である。厚さ
を厚くすることでゲート電極の熱がより逃げやすくな
る。 (実施例7)図8に本実施例に係る微少真空管の斜視断
面図を示す。
【0035】この実施例が実施例1と異なる点は、エミ
ッタ103・ゲート電極104とアノード106との間
に遮蔽板117が設けられている点である。遮蔽板11
7はアノード106から輻射される熱がエミッタ103
・ゲート電極104に到達するのをある程度防ぐ役割を
果たす。
ッタ103・ゲート電極104とアノード106との間
に遮蔽板117が設けられている点である。遮蔽板11
7はアノード106から輻射される熱がエミッタ103
・ゲート電極104に到達するのをある程度防ぐ役割を
果たす。
【0036】以上の実施例の他にも、微少真空管全体を
冷却パッケージに入れて冷却を行なう方法などを用いて
も良い。また以上の実施例では冷陰極を転写モールド法
によって形成した例を示したが、回転斜め蒸着法や、S
iの異方性エッチングなどを用いて形成することもでき
る。
冷却パッケージに入れて冷却を行なう方法などを用いて
も良い。また以上の実施例では冷陰極を転写モールド法
によって形成した例を示したが、回転斜め蒸着法や、S
iの異方性エッチングなどを用いて形成することもでき
る。
【0037】また以上の実施例は組み合わせることも可
能であり、組み合わせることによって本発明の効果はさ
らに高まる。上述したような微少真空管は電力用スイッ
チング素子などに用いることの他にも、例えば表示装置
などに用いることも可能である。
能であり、組み合わせることによって本発明の効果はさ
らに高まる。上述したような微少真空管は電力用スイッ
チング素子などに用いることの他にも、例えば表示装置
などに用いることも可能である。
【0038】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、電
力用スイッチング素子などに用いることができる、電流
密度が大きくても熱の発生を抑制できる全く新規な微少
真空管を提供することができる。
力用スイッチング素子などに用いることができる、電流
密度が大きくても熱の発生を抑制できる全く新規な微少
真空管を提供することができる。
【図1】 本発明の実施例1に係る微少真空管の斜視断
面図。
面図。
【図2】 本発明の実施例1に係る冷陰極の製造工程断
面図。
面図。
【図3】 本発明の実施例2に係る微少真空管の斜視断
面図。
面図。
【図4】 本発明の実施例4に係る微少真空管の斜視断
面図。
面図。
【図5】 本発明の実施例4に係る微少真空管の斜視断
面図。
面図。
【図6】 本発明の実施例5に係る微少真空管の斜視断
面図。
面図。
【図7】 本発明の実施例6に係る微少真空管の斜視断
面図。
面図。
【図8】 本発明の実施例7に係る微少真空管の斜視断
面図。
面図。
【図9】 従来の微少真空管の断面図。
101、107;ブロック 102;基板 103;エミッタ 104;ゲート電極 105;ゲート端子 106;アノード 108;放熱フィン 109;アノード端子 110;外囲器 111、112;メタルシール 113;ヒートパイプ 114;沸騰プール 115;中空パイプ 116;パイプ 117;遮蔽板
Claims (5)
- 【請求項1】 基板と、 この基板上に形成された先端の鋭いエミッタと、 前記基板上で前記エミッタの先端部とは異なる位置に形
成されたゲート電極と、 前記基板と対向する位置に設けられたアノードと、 このアノードを冷却するための第1の冷却手段とを備え
た微少真空管。 - 【請求項2】 基板と、 この基板上に形成された先端の鋭いエミッタと、 前記基板上で前記エミッタの先端部とは異なる位置に形
成されたゲート電極と、 前記基板と対向する位置に設けられたアノードと、 前記エミッタおよび前記ゲート電極を冷却するための第
2の冷却手段とを備えた微少真空管。 - 【請求項3】 前記第2の冷却手段を備えた請求項1記
載の微少真空管。 - 【請求項4】 前記第1の冷却手段に放熱フィンを用い
た請求項1または3記載の微少真空管。 - 【請求項5】 前記エミッタが四角錘状である請求項
1、2、3または4記載の微少真空管。
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DE341565C (de) * | 1918-09-06 | 1921-10-04 | Heinrich Hoerig Dr | Anode fuer Senderroehren der drahtlosen Telegraphie |
DE764362C (de) * | 1940-10-24 | 1954-08-23 | Telefunken Gmbh | Kohle- oder Graphit-Anode fuer Elektronenroehren |
US2962619A (en) * | 1959-03-05 | 1960-11-29 | Rca Corp | Anode top-cap assembly for electron discharge devices |
US3351800A (en) * | 1965-01-04 | 1967-11-07 | Gen Electric | Discharge device with compensated anode structure |
US3497929A (en) * | 1966-05-31 | 1970-03-03 | Stanford Research Inst | Method of making a needle-type electron source |
IT1009545B (it) * | 1974-01-07 | 1976-12-20 | Getters Spa | Struttura a trappola per intercet tare elettroni e particelle elet tricamente cariche |
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US5012153A (en) * | 1989-12-22 | 1991-04-30 | Atkinson Gary M | Split collector vacuum field effect transistor |
US5203731A (en) * | 1990-07-18 | 1993-04-20 | International Business Machines Corporation | Process and structure of an integrated vacuum microelectronic device |
JPH0799666B2 (ja) * | 1990-07-18 | 1995-10-25 | インターナシヨナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーシヨン | 集積真空超小型電子素子の製造方法及びその構造 |
US5150019A (en) * | 1990-10-01 | 1992-09-22 | National Semiconductor Corp. | Integrated circuit electronic grid device and method |
US5138220A (en) * | 1990-12-05 | 1992-08-11 | Science Applications International Corporation | Field emission cathode of bio-molecular or semiconductor-metal eutectic composite microstructures |
US5583393A (en) * | 1994-03-24 | 1996-12-10 | Fed Corporation | Selectively shaped field emission electron beam source, and phosphor array for use therewith |
-
1994
- 1994-09-19 JP JP22277494A patent/JP3403827B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1995
- 1995-09-11 US US08/526,452 patent/US5977693A/en not_active Expired - Fee Related
- 1995-09-18 DE DE19534576A patent/DE19534576B4/de not_active Expired - Fee Related
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---|---|
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DE19534576B4 (de) | 2006-07-13 |
DE19534576A1 (de) | 1996-03-21 |
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