[发明专利]级联冷阴极场发射器件

说明书

本发明涉及冷阴极场发射器件。

固态冷阴极场发射器件（FEDS）已是公知技术，这类器件至少有两个，一般是三个电极（在两个电极情况下是阴极和阳极，在三个电极情况下是阳极、阴极和栅极），在某些先有技术的实施例中，这些元件被以非平面形式排列，（如，授予Spindt等人的美国专利3，812，559）。在另一先有技术的实施方案中，这些元件以平面形式相互排列（例如：授予Lee等人的美国专利4，827，177）。

先有技术还教导了这种冷阴极场发射器件能排成一阵列，以支持预定的载流容量的要求，在这类阵列中，器件的各电极相互并行配置;例如所有阴极电学上相互并联，而所有阳极相互并联。

至此，如果要利用这种器件建一多级器件，例如一放大器，可用该多级器件的各分立FED相互耦联以形成各级并使其相互耦联。

因此，需要为利用FEDs的多级器件找出一种更好的结构。构成该器件的各级最好能形成一单一的集成结构。

本申请所公开的级联FED能基本上满足这些及其它要求。根据本发明，构成该器件各级的FED具有相同的结构以实现作为不同的电极的目的。

在本发明的一个实施例中，作为第一FED阳极的结构也用作第二FED的发射极。

在本发明的另一实施例中，用作第一FED阳极的结构也作为第二FED的栅极。

在本发明的又一实施例中，作为多个并联FED阳极的平行结构也用作其它多个并联FED的发射极或栅极（根据用途而定）。

图1是能体现本发明的多极器件的框图;

图2是根据本发明构成的第一实施例的顶视图;

图3是根据本发明构成的第二实施例的顶视图。

在图1中，参考号100表示一多级器件，在此实施例中，器件100被完全集成在一单片结构101中。该器件100有5个增益级102-106，前4级102-105中的每一级都提供6dB的电压增益。最后一级106提供40dB的功率增益。根据本发明，这些级可由相互级联的，具有相同结构以实现各种电极功能的FED构成。

在图2中，参考号200表示本发明的第一实施例。在该实施例中，器件200包括由多个并联FED构成的第一级放大器，FED包括多个发射极202、栅极203，以及一阳极结构206。在该实施例中，输入204与栅结构203耦联。这样排列并经适当偏置，在发射极结构202的尖端将产生冷阴极场致发射，这种场致发射由栅结构203根据需要进行调制，在阳极206上收集得到发射电子。有关这种平面配置的冷阴极场发射器件可从先有技术中得到。例如：关于这种器件的结构和工作的细节可从美国专利4，827，177中得到。

器件200包括一个由多个并联连接的发射极206构成的第二极、一个类似的栅结构207和另一阳极208，然而如上所述，此第二级的发射极结构206也用作第一级的阳极结构。

同样，此第二级驱动并完全与第三级耦合，第三级包括多个发射极208、一栅极结构209和与输出212耦联的最后一阳极结构211。

在这个特殊的实施例中，前两级通常会提供电压放大功能，第三级代表一功率级，它将增高电压和电流，如在最后输出端看到的那样。

参看图3，本发明的多级器件的第二实施例由300表示。图中再次示出了一个三级器件，其中第一级包括多个发射极301、一与输入303耦联的栅极302，以及一阳极304。然而，在此实施例中，第一级的阳极结构304构成第二级的栅极结构304，第二级还包括多个发射极306和一阳极307。同样，第三即最后一级的栅结构307也构成第二级的阳极，其中第三级还包括多个发射极308和一与最终输出311耦联的阳极结构309，当然，在各实施例中都可改变级的数量以适应预期的应用和要求。如果需要，这些级联的FED构成的级可以非平面方式配置。