Megawatt auto-emission electronic devices

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The possibility of creating on the basis of the inverse piezoelectric effect and the negative electronic affinity of nanodiamonds (which is the natural state of the surface 111) auto-emission devices of megawatt output power operating in the key mode is considered. A comparison of two principles of operation of auto-emission devices based on a change in the field between the cathode and the anode is given. It is shown that explosive emission limits the possibility of obtaining megawatt power by changing the voltage, and also that a more promising method is to control the field by changing the cathode–anode distance from tens of nanometers to microns. Estimates are given according to which such a device has a high efficiency and can operate at a pressure of the order of atmospheric pressure.

Full Text

Restricted Access

About the authors

V. G. Bondarenko

Institute of Applied Physics of the Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: bonv@ipfran.ru
Russian Federation, Ulyanova str., 46, Nizhny Novgorod, 603950

References

  1. Шестеркин В.И. // РЭ. 2020. Т. 65. № 1. С. 3.
  2. Бондаренко В.Г. Способ управления автоэмиссионным током лампы и автоэмиссионная лампа для его осуществления. Пат. РФ № RU2316844. Опубл. офиц. бюл. «Изобретения. Полезные модели» № 4 от 10.02.2008.
  3. Артым А.Д. Усилители класса D и ключевые генераторы в радиосвязи и радиовещании. М.: Связь, 1960.
  4. Месяц Г. А. Взрывная электронная эмиссия. М.: Физматлит, 2011.
  5. Владимиров Г. Г. Физическая электроника. Ч. 2. Эмиссия в сильных электрических полях. Учебное пособие. СПб.: Изд-во СПб ун-та, 2012.
  6. Сливков И.Н., Михайлов В.И., Сидоров Н.И., Настюха А.И. Электрический пробой и разряд в вакууме. М.: Атомиздат, 1966.
  7. Усанов Д. А., Яфаров Р. К. Исследование автоэлектронной эмиссии из наноуглеродных материалов: Учебное пособие. Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 2006.
  8. Белл P. Л. Эмиттеры с отрицательным электронным сродством. М.: Энергия, 1978.
  9. Zhirnov V. V., Shenderova O. A., Jaeger D. L. et.al. // ФТТ. 2004. Т. 46. № 4. С. 641.
  10. Семенов В.Е., Бондаренко В.Г., Гильденбург В.Б. и др. // Физика плазмы и управляемый термоядерный синтез. 2002. Т. 44. № 12.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Schematic diagram of a parametric field emission device on two piezoelectric elements 1 and 2, the dimensions of which change the distance between the cathode K and the anode A; B is the base (gate), U1 is the alternating voltage supplied to the base and changing the dimensions of the piezoelectric elements, U2 is the voltage that determines the initial dimensions of the piezoelectric elements, Usup is the power source voltage, U3 is the changing voltage on the device, I is the current flowing through the device.

Download (9KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Cathode design.

Download (1KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Design of the device in the modes: a – saturation, Rп = 10–7 Ohm, b – cutoff, Rп = 105 Ohm.

Download (25KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Surface roughness after high-quality processing (data obtained using an electron microscope at the Institute of Physics of Microstructures of the Russian Academy of Sciences).

Download (25KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Dependence of the field strength amplification factor µ on the h/r ratio [6]: 1.4…3 for µ1, 3…100 for µ2.

Download (13KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Dependence of the emission current on the electric field strength for different distances between the electrodes of the diode structure: 60 (1), 30 (2), 15 (3), 10 (4) and 5 µm (5) [7, Fig. 6].

Download (13KB)
Indexing metadata
8. Fig. 7. Paschen curve.

Download (12KB)
Indexing metadata
9. Fig. 8. A single, isolated, tightly bound detonation diamond nanodot on the tip of a needle (a) and field emission characteristics (b): from a nanodiamond film (1), from a bare molybdenum tip (2), from an isolated nanodiamond particle (3), as well as a diagram of the experimental setup (c) [9, Fig. 2].

Download (18KB)
Indexing metadata
10. Fig. 9. Dependence of the resistance R of the device on the distance x cathode–anode: a) R = R1 ×105 Ohm, b) R = R2 × 1 Ohm, c) R = R3 ×10–6 Ohm; Upower = 1000 V, field gain factor 10 (calculated using the Fowler–Nordheim formula).

Download (20KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».