真空微电子三极管技术研究+文献综述(3)
时间:2018-07-18 20:29 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
1906年10月，德•福雷斯特在制作出来真空三极管后，就提交了论文，申请了专利，在次年的一月份，1907年1月15日，美国电气工程师协会对他申请的专利给予批准。 众所周知，德•福雷斯特所发明的真空三级管是建立在二极管的发明技术基础之上。德•福雷斯特在真空二极管的玻璃管内加了一个金属网，它是栅栏式的，所以将其命名为栅极，德•福雷斯特建立栅极是想提高二极管的检波灵敏度，但是却有了意外的发现，那就是这个栅极能控制阴极与屏极之间的电子流大小，而且只要栅极通过电流，即使是非常微弱的，也可以在屏极上获得较大的电流，最不可思议的是屏极上电流的波形与栅极电流波形可达到完全一致。这也就是说明，只要在真空二极管中增加了一个电极，就可以制成一个具有放大作用的新器件，即后来被命名为三极管的新器件。 真空三极管有三个状态，分别是放大、饱和与截止状态。放大就是从阴极到屏极有电流通过并被放大的状态；饱和就是从阴极（发射极）到屏极的电流完全导通，相当于开关开启；截止就是从阴极到屏极电流为零，相当于开关关闭。这几状态都可以相互转换，我们可以根据我们的应用需要，通过调整栅极电压来进行控制。所以真空三极管的用途又多了一个，可以作为开关，并且由于其本身的特性，决定了它的速度非常快。 德•福雷斯特在成功研究出真空三极管之后，还改进制做了真空四极管和真空五极管等。德•福雷斯特从小就喜欢动脑动手，自己制作发明许多小器件、小机器，长大参加工作以后更加发挥了他的聪明才智，成为多项科研项目的发明家，他的一生获得了许多专利，大约有300余项。而在这所有的发明中，真空三极管的发明具有最大的影响，它的问世为计算机的诞生铺平了道路，是电子学历史的开端，是真空电子学的开端，大力的推进了人类文明的进程。 虽然电子管有两个致命的缺点：体积大、耗电量高，它也因此被体积小的半导体器件取代。但是在模拟电路中，电子管的高保真放大特性又会充分发挥优势，丝毫不逊于晶体管。 1.4 本论文的主要内容 本文对真空微电子三极管的发展及研究应用有了一定的总结，对三极管工作原理有了系统的解释。 利用有限元法对于圆锥形和楔形阴极的真空微电子三极管进行计算分析，画出其结构图，从了解泊松方程开始，其在无空间电荷效应的条件下，满足边界方程，就是拉普拉斯方程，从而得到各点的电势，然后再通过解牛顿运动方程来确定电子的发射轨迹，最后可求得三极管内部的空间电荷密度分布，在计算机模拟中，还会用到一些结构参数，比如阳极电流、栅阴极间电容、跨导、内阻、电压增益、输出功率，而这些参数的计算也会对三极管结构的改进设计有一些意义，可以从中获得一些有用的想法结论。 通过查阅一些资料，得到一些图表，分析得到真微三极管的电子轨迹，以及它的各个结构参数对阳极电流的影响，比如：阴极发射体尖端曲率半径、栅孔半径、阳极-衬底间距、栅极电压、阳极电压，可以借此得出一些制作三极管时可以提高性能的一些建议。 真空微电子三极管虽然有很多优点，但仍有很多需要改进的地方，本文在最后会根据分析资料，得出一些有意义的建议，希望对真空微电子三极管的发展有一定的促进作用 (责任编辑：qin) |