ДИОДНАЯ СБОРКА ДЛЯ СВЧ ЗАЩИТНЫХ УСТРОЙСТВ Российский патент 2014 года по МПК H01J19/24 H01L25/03 H01P1/15 

Изобретение относится к электронной технике, а именно к диодной сборке, предназначенной для использования преимущественно в сверхвысокочастотных (СВЧ) защитных устройствах для ограничения мощности СВЧ колебаний.

Известны диодные сборки указанного назначения, содержащие диоды со структурой типа p-n, p-i-n или p-i-m (диоды Шоттки), см., например: В.Г. Алыбин. Проблемы создания СВЧ-защитных устройств для радиолокации и связи. 12 th Int. Crimean Conference "Microwave & Telecommunication Technology" (CriMiCo'2002). 9-13 September 2002, Sevastopol, Crimea, Ukraine, c. 15-22 [1]. Такие сборки могут представлять собой различные схемы соединения диодов, изменяющих состояние проводимости под воздействием СВЧ колебаний между собой и (или) с другими элементами конструкции, в том числе с детектирующими диодами (см., например: патенты США №4301233, опубл. 17.11.1981 [2] и №4571559, опубл. 18.02.1986 [3]; патент СССР №1827041, опубл. 07.07.1993 [4]; авторское свидетельство СССР №1827699, опубл. 015.07.1993 [5]; патент РФ на полезную модель №26709, опубл. 10.12.2002 [6]; патент РФ на изобретение №225827, опубл. 10.08.2005 [7]; патент РФ на полезную модель №90934, опубл. 20.01.2010 [8]; патент РФ на изобретение №2065234, опубл. 10.08.1996 [9]).

Важными показателями защитных устройств с диодными элементами являются допустимая входная мощность СВЧ излучения и время восстановления. Однако барьерный переход полупроводникового элемента разрушается при нагреве от воздействия СВЧ излучения (характерная температура функционирования кремниевых приборов - не более 150°С, арсенид-галлиевых - около 350°С), и допустимая входная мощность этих устройств не превышает одного-двух киловатт даже в режиме коротких импульсов. Некоторые из таких устройств имеют время восстановления порядка нескольких десятков наносекунд. Однако для защитных устройств ГГц диапазона время восстановления не должно превышать единиц наносекунд и даже долей наносекунды, чего устройства с указанными диодными элементами не в состоянии обеспечить ввиду ограниченной скорости движения носителей заряда в твердотельном полупроводнике.

Предлагаемое изобретение направлено на достижение технического результата, заключающегося в уменьшении времени восстановления для обеспечения расширения диапазона возможного использования в сторону более высоких частот и в повышении надежности работы за счет увеличения допустимой мощности воздействующего СВЧ излучения. Ниже при раскрытии изобретения могут быть названы и другие виды достигаемого технического результата.

Для достижения указанного технического результата конструкция предлагаемой сборки предусматривает выполнение, позволяющее сформировать входящие в ее состав элементы, в совокупности реализующие функции нескольких диодов, с использованием явления автоэлектронной (холодной) эмиссии.

Согласно предлагаемому изобретению, диодная сборка для СВЧ защитного устройства содержит, по меньшей мере, одну пару электродов, имеющих обращенные друг к другу поверхности и установленных с зазором между этими поверхностями. На последние нанесено автоэлектронное (автоэмиссионное, холодно-эмиссионное) покрытие. Электроды размещены таким образом, что их части с указанными поверхностями и зазор между ними находятся в общем для них вакуумированном пространстве.

При таком выполнении предлагаемое устройство в целом является диодной сборкой, поскольку эквивалентно, как минимум, одной паре соединенных встречно-параллельно диодов. Наличие в эквивалентной схеме устройства, по меньшей мере, двух соединенных друг с другом диодных элементов объединяет его с известными диодными сборками, например со сборкой по патенту [9], которую можно считать наиболее близкой к предлагаемой.

Отличительной от известных, в частности от сборки по патенту [9], особенностью конструкции предлагаемой сборки, наряду с отмеченным выше использованием явления автоэлектронной эмиссии благодаря наличию автоэмиссионного покрытия электродов, является то, что при любом выполнении предлагаемого устройства элементы, выполняющие функцию двух соединенных друг с другом диодов, конструктивно неразделимы и размещены с вакуумным промежутком между ними, которым является указанный зазор.

При этом в противоположность полупроводниковым диодам в известных сборках, при функционировании предлагаемой диодной сборки с автоэлектронным покрытием электродов, образующим автоэмиссионную структуру (автокатод), имеет место движение свободных электронов в вакууме. Отсутствие вещества на пути электронов обеспечивает высокую стабильность и надежность работы диодных элементов в составе сборки. В них отсутствует подверженный разрушению барьерный переход, присущий полупроводниковым устройствам. Так как в основе работы элементов предлагаемой сборки, использующих автоэлектронную эмиссию, лежит явление туннельного эффекта, они обладают сверхвысоким быстродействием и способны обеспечить субпико-секундные времена восстановления при применении в составе СВЧ защитных устройств.

Автоэлектронное покрытие может быть нанесено на упомянутые поверхности электродов таким образом, что имеющие покрытие участки этих поверхностей расположены напротив друг друга. В этом случае указанные участки, в зависимости от полярности приложенного к электродам напряжения, способны выполнять роль как катода, так и анода, а пара электродов с такими участками поверхностей функционирует как два диодных элемента, соединенных встречно-параллельно.

Обращенные друг к другу поверхности пары электродов могут иметь автоэлектронное покрытие, выполненное в виде нескольких участков таким образом, что напротив любого из имеющих покрытие участков поверхности одного из электродов находится имеющий покрытие участок поверхности другого электрода. При таком выполнении каждая пара расположенных напротив друг друга участков функционирует как два соединенных встречно-параллельно диодных элемента. При этом в каждой паре указанные участки выполняют роль анода или катода, в зависимости от полярности приложенного напряжения.

Обращенные друг к другу поверхности пары электродов могут иметь автоэлектронное покрытие, выполненное в виде одного или нескольких участков, чередующихся с участками, не имеющими такого покрытия, при этом напротив любого из имеющих покрытие участков поверхности любого из электродов находится свободный от покрытия участок поверхности другого электрода данной пары. В этом случае роль катодов "закреплена" за участками, имеющими покрытие, а роль анодов - за расположенными напротив них участками без покрытия. Пара электродов с таким чередующимися участками их поверхностей, имеющими покрытие, и участками, не имеющими покрытия, функционирует как несколько соединенных между собой параллельно пар (соответственно количеству имеющих покрытие пар участков на данной паре электродов) диодных элементов, соединенных встречно-параллельно.

В частном случае выполнения предлагаемой диодной сборки указанное вакуумированное пространство может представлять собой внутреннее пространство колбы, выполненной из диэлектрического материала. В этом случае в колбе могут быть размещены как одна, так и несколько пар электродов, имеющих любое из описанных выше выполнение. Такая сборка с одной парой электродов в колбе может использоваться в качестве элементарного компонента в схемах защитных СВЧ устройств различной конструкции.

В другом частном случае указанное вакуумированное пространство может представлять собой внутреннее пространство герметичной секции прямоугольного волновода. В этом случае поверхностями, имеющими автоэлектронное покрытие, являются внутренние поверхности широких стенок волновода, промежуток между которыми в месте нанесения покрытия образует упомянутый выше зазор между указанными обращенными друг к другу поверхностями электродов. Сборка, имеющая такую конструкцию, при наличии в ней одного или нескольких соединенных встречно-параллельно диодных элементов сама способна выполнять функцию защитного устройства.

Автоэлектронное покрытие поверхностей электродов целесообразно, но не обязательно, выполнять двухслойным. При этом внешний слой может быть выполнен в виде наноалмазной пленки, под которой находится внутренний графитовый наноострийный слой. Такое выполнение обеспечивает высокие электронно-эмиссионные характеристики катодов диодной сборки благодаря последнему из названных слоев и повышенную стойкость в высоких электрических полях - благодаря внешнему наноалмазному слою.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, на которых показаны:

- на фиг.1 - выполнение предлагаемого устройства в случае, когда оно имеет одну пару электродов, части которых с имеющими автоэлектронное покрытие поверхностями находятся внутри вакуумированной диэлектрической колбы;

- на фиг.2 - эквивалентная схема предлагаемой диодной сборки по фиг.1;

- на фиг.3 - вольтамперная характеристика предлагаемой диодной сборки по фиг.1;

- на фиг.4 - аналогичное показанному на фиг.1 выполнение предлагаемого устройства в случае, когда автоэлектронное покрытие каждого из электродов занимает участок его поверхности, расположенный напротив участка поверхности другого электрода, не имеющего покрытия;

- на фиг.5 - аналогичное показанному на фиг.1 выполнение предлагаемого устройства с отличием, заключающимся в том, что оно имеет несколько пар электродов;

- на фиг.6 - аналогичное показанному на фиг.1 выполнение предлагаемого устройства в случае, когда автоэлектронное покрытие каждого электрода состоит из нескольких участков, при расположении имеющих покрытие участков поверхности обоих электродов напротив друг друга;

- на фиг.7 - аналогичное показанному на фиг.1 выполнение предлагаемого устройства в случае, когда автоэлектронное покрытие каждого из электродов состоит из нескольких участков, при расположении имеющих покрытие участков поверхности одного электрода напротив не имеющих покрытия участков поверхности другого электрода;

- на фиг.8 - выполнение предлагаемого устройства в случае, когда вакуумированное пространство, в котором находятся обращенные друг к другу поверхности электродов и зазор между ними, представляет собой внутреннее пространство вакуумированной секции прямоугольного волновода и при этом участки указанных поверхностей обоих электродов, имеющие автоэлектронное покрытие, находятся напротив друг друга;

- на фиг.9 - выполнение предлагаемого устройства, аналогичное показанному на фиг.8, с отличием, заключающимся в том, что имеющие автоэлектронное покрытие участки поверхности одного электрода находятся напротив не имеющих покрытия участков поверхности другого электрода.

Представленная на фиг.1. диодная сборка для защитного СВЧ устройства содержит одну пару электродов 3.1, 3.2. Электроды имеют обращенные друг к другу поверхности (на чертеже обозначена только одна из них - 4.1), на которые нанесено автоэлектронное покрытие (5.1, 5.2). Перспективным материалом для автокатодов являются наноуглеродные материалы. Это обусловлено устойчивостью углерода к бомбардировке ионами остаточных газов, имеющих место в условиях технического вакуума и высоковольтного питания, а также возможностью снижения работы выхода электронов при определенных структурных модификациях, характерных для алмазного типа гибридизации связей валентных электронов атомов углерода.

Электроды 3.1, 3.2 установлены своими концами, содержащими покрытые автоэлектронным материалом поверхности, во внутреннем вакуумированном пространстве 2 герметичной колбы 1 с зазором Δ между указанными поверхностями; символом δ обозначена толщина слоя автоэлектронного покрытия. Колба 1 должна быть изготовлена из диэлектрического материала, обладающего малыми потерями на рабочей частоте, такого как высокочастотная керамика, кварцевое стекло, «Роджерс» или т.п.

На фиг.3 представлена вольтамперная характеристика диодной сборки по фиг.1, имеющей эквивалентную схему фиг.2 (без учета межэлектродной емкости, индуктивностей выводов и т.п. факторов). Она имеет вид, типичный для двусторонних ограничителей. Характерное значение плотности J тока автоэмиссии - от единиц мкА/см² до сотен А/см² для различных материалов при напряженности Б электрического поля порядка нескольких В/мкм. Любой из электродов 3.1, 3.2 может быть либо катодом (в данном случае - автоэлектронным), либо анодом (коллектором электронов, эмитируемых другим электродом), в зависимости от полярности напряжения между ними. На фиг.1 штриховой стрелкой показано направление движения электронов при положительной разности потенциалов между электродами 3.2 и 3.1. При этом ни с каким из диодов эквивалентной схемы фиг.3 в отдельности нельзя однозначно сопоставить те или иные элементы конструкции по фиг.1.

При воздействии СВЧ излучения на электродах возникает разность потенциалов, изменяющаяся с частотой этого излучения. При высокой напряженности СВЧ поля, превышающей некоторую пороговую величину (|Е|>Е_П на фиг.3), происходит резкое увеличение тока. При этом диодная сборка по фиг.1 действует как короткозамыкающий элемент, и в случае размещения ее в СВЧ линии передачи это будет приводить к отражению волны от сечения линии, в котором установлена сборка.

На фиг.4 представлена диодная сборка, имеющая, как и на фиг.1, два электрода 13.1, 13.2, концы которых расположены с зазором Δ во внутреннем вакуумированном пространстве 2 колбы 1. В отличие от сборки по фиг.1, поверхность каждого из электродов 13.1, 13.2, обращенная в сторону другого электрода, имеет участок, покрытый автоэлектронным материалом, и участок, не имеющий такого покрытия (на фиг.4 имеется обозначение 14.1 только одного из таких участков - для электрода 13.1). При этом участок 14.1 поверхности электрода 13.1, имеющий покрытие 15.1, расположен напротив участка 14.3 электрода 13.2, не имеющего покрытия, и наоборот, участок поверхности электрода 13.2, имеющий покрытие 15.2, расположен напротив не имеющего покрытия участка 14.2 поверхности электрода 13.1. Покрытие обоих указанных участков имеет толщину δ. Сборка по фиг.4 имеет такие же, как сборка по фиг.1, эквивалентную схему (фиг.2) и вольтамперную характеристику (фиг.3). На фиг.4 штриховой стрелкой показано направление движения электронов при "плюсе" на электроде 14.3.

На фиг.5 показано выполнение предлагаемого устройства, отличающееся от показанного на фиг.1 тем, что оно имеет несколько пар электродов (23.1, 23.2 и др.), для установки которых использована общая вакуумированная колба 1, во внутреннем пространстве 2 которой расположены части электродов, имеющие в каждой паре обращенные друг к другу поверхности (24.1 для электрода 23.1), имеющие автоэлектронное покрытие (25.1 и 25.2 соответственно для электродов 23.1 и 23.2). Ввиду того, что электрическое поле, способное влиять на работу любой пары электродов, сосредоточено в малом зазоре между имеющими покрытие поверхностями электродов этой пары, влияние данной пары на другие практически отсутствует, и каждая из пар может работать аналогично тому, как было описано выше для устройства по фиг.1, содержащего только одну пару электродов. Каждой паре электродов соответствуют эквивалентная схема фиг.2 и вольтамперная характеристика, имеющая вид, аналогичный показанному на фиг.3. Разные пары могут включаться необходимым образом в схемы защитного устройства (с учетом, однако, того, что электроды разных пар могут находиться в неодинаковых условиях по отношению к внешнему электромагнитному полю). На фиг.5 штриховыми стрелками показано направление движения электронов при "плюсе" на верхних электродах (23.1 и др.).

Каждый электрод устройства по фиг.5 может быть выполнен с автоэлектронным покрытием, размещенным таким же образом, как на электродах устройства по фиг.4. В этом случае каждой паре электродов соответствуют эквивалентная схема фиг.2 и вольтамперная характеристика фиг.3.

Еще два частных случая выполнения предлагаемого устройства иллюстрируются фиг.6 и фиг.7. В обоих этих случаях устройство содержит два протяженных электрода (соответственно, 33.1, 33.2 и 43.1, 43.2). Электроды имеют части, находящиеся во внутреннем пространстве 2 вакуумированной диэлектрической колбы 1. Обращенные навстречу друг другу поверхности этих электродов (они обозначены 34 на фиг.6 и 44 на фиг.7) имеют участки, снабженные автоэлектронным покрытием (примерами таких участков являются 35.1, 35.2 на фиг.6 и 45.1, 45.2 на фиг.7), и участки, не имеющие покрытия (примерами таких участков являются 34.3 на фиг.6 и 44.3 на фиг.7). Различие между частными случаями по фиг.6 и фиг.7 заключается в том, что в первом из них участки с покрытием одного электрода находятся напротив участков с покрытием другого электрода (например, участки, имеющие покрытие 35.1 и 35.2, на фиг.6), а во втором случае - участки с покрытием одного электрода находятся напротив не имеющих покрытия участков другого электрода (например, участок 44.1 с покрытием 45.1 электрода 43.1 находится напротив не имеющего покрытия участка 44.3 электрода 43.2 на фиг.7).

Каждая пара находящихся напротив друг друга участков с покрытием на фиг.6 работает аналогично устройству по фиг.1 и имеет эквивалентную схему и вольтамперную характеристику, показанные на фиг.3.

Каждая пара находящихся напротив друг друга участков двух электродов по фиг.7, один из которых имеет, а другой не имеет автоэлектронного покрытия, вместе с соседней парой, в которой имеет место противоположное сочетание наличия и отсутствия покрытия, работает аналогично устройству по фиг.4 и имеет эквивалентную схему и вольтамперную характеристику, показанные на фиг.3.

В отличие от устройства по фиг.5, тоже соответствующего нескольким парам встречно-параллельно соединенных диодов, в котором пары диодов независимы, в устройствах по фиг.6 и фиг.7 все такие пары диодов соединены параллельно друг с другом. На фиг.6 и фиг.7 штриховыми стрелками показано направление движения электронов, соответствующее "плюсу" на верхних электродах 33.2, 43.2.

На фиг.8 и фиг.9 представлены два других частных случая выполнения предлагаемой диодной сборки, в которых она конструктивно объединена с частью СВЧ линии передачи. Последняя в данных случаях представляет вакуумированную секцию 50 прямоугольного волновода (на обоих чертежах фиг.8 и фиг.9 справа представлен продольный разрез, а слева - поперечный разрез указанной секции плоскостью m-m). Для обеспечения герметичности секция 50 закрыта с обоих концов диэлектрическими вставками 57, которые должны быть выполнены из материала с малыми потерями в диапазоне рабочих частот. Для соединения с другими частями волноводного тракта секция 50 может иметь не показанные на чертеже фланцы.

Секция 50 выполнена таким образом, что ее широкие стенки (верхняя и нижняя по чертежу) имеют симметричное утолщение, благодаря чему просвет волновода имеет плавное сужение 52. В месте наибольшего сужения симметричные относительно друг друга участки указанных стенок волноводной секции 50 имеют обращенные навстречу друг другу поверхности (обозначениями снабжены только верхние по фиг.8 и фиг.9 поверхности, соответственно 54 и 64). Эти поверхности принадлежат электродам 53.1, 53.2 на фиг.8 и 63.1, 63.2 на фиг.9, между которыми имеется зазор Δ.

На указанные поверхности нанесено автоэлектронное покрытие с чередованием имеющих и не имеющих покрытие участков, аналогичным тому, которое имеет место в устройствах по фиг.6 и фиг.7. Так, в устройстве по фиг.8, как и в устройстве по фиг.6, участки с покрытием одного электрода расположены напротив участков с покрытием другого электрода (например, участок 54.1 с покрытием 55.1 электрода 53.1 расположен напротив участка с покрытием 55.2 электрода 53.2). В устройстве по фиг.9, как и в устройстве по фиг.7, участки с покрытием одного электрода расположены напротив участков другого электрода, не имеющих покрытия (например, участок 64.1 поверхности электрода 63.1 с покрытием 65.1 расположен напротив не имеющего покрытия участка 64.3 поверхности электрода 63.2).

Ввиду отмеченной аналогии работа устройств по фиг.8 и фиг.9 аналогична работе устройств по фиг.6 и фиг.7 соответственно, включая сказанное выше об эквивалентных схемах и вольтамперных характеристиках, соответствующих парам участков поверхностей двух электродов и комбинациям этих пар. На фиг.8 и фиг.9 штриховыми стрелками показано направление движения электронов, соответствующе "плюсу" на верхних электродах 53.2, 63.2. Особенностью диодных сборок по фиг.8 и фиг. 9 является то, что они как таковые сами способны выполнять роль защитных устройств.

Вместо выполнения, иллюстрируемого фиг.8 или фиг.9, может быть реализовано другое, при котором на внутренних поверхностях широких стенок волновода (верхней и нижней по чертежу) размещено не по три разделенных промежутками участка, как на указанных фигурах, а по одному сплошному участку с автоэлектронным покрытием в виде полоски, длина которой равна ширине волновода. Такое выполнение будет более эффективным с точки зрения выполнения диодной сборкой функции короткозамыкающего элемента.

Следует заметить также, что фиг.8 и фиг.9 иллюстрируют сугубо частные случаи выполнения предлагаемой диодной сборки в сочетании с волноводной секцией. Например, герметизирующие вставки, аналогичные вставке 57, могут быть размещены непосредственно у границ суженной части. В этом случае устройство представляет собой отрезок прямоугольного волновода с малым расстоянием между широкими стенками, на внутреннюю поверхность которых нанесено автоэлектронное покрытие в соответствии с изложенным выше. При этом конструктивные элементы, обеспечивающие геометрическое сопряжение и электрическое согласование секции, являющейся диодной сборкой, с волноводным трактом, принадлежат самому этому тракту.

Устройства по фиг.1 и фиг.4, а также по фиг.5 при миниатюрном выполнении, тоже могут быть встроены непосредственно в суженную волноводную секцию через отверстия в ее верхней и нижней стенках.

Для получения автоэлектронного (холодноэмиссионного) покрытия, образующего автоэмиссионную структуру на поверхности электрода, известен ряд способов. Описание нескольких из них приведено, в частности, в патенте РФ на изобретение №2194328, опубл. 10.12.2002 [10]. Там же описан способ получения двухслойного автоэлектронного покрытия, указанного выше в качестве предпочтительного. При соответствующей модификации с учетом особенностей конструкции эти известные способы могут быть применены и для получения автоэлектронного покрытия обращенных навстречу друг другу поверхностей электродов в предлагаемом устройстве.

Зазор Δ (фиг.1, фиг.4, фиг.8, фиг.9) влияет на напряженность СВЧ поля между эмитирующими электроны участками поверхности электродов. Для снижения порога "срабатывания" защитного устройства, в котором используется диодная сборка, этот зазор должен быть возможно меньше. Разумеется, он не должен быть таким, что "срабатывание" будет происходить при нормальном уровне сигнала, являющегося входным для защищаемого устройства, например малошумящего усилителя радиолокационной станции, но такая ситуация представляется маловероятной.

Было проведено моделирование работы предлагаемого устройства в виде трех сборок по фиг.1, "встроенных", как отмечено выше, в волноводную секцию. Размер сечения секции в месте расположения сборок составлял 23×1 мм, размер поверхностей электродов, имеющих автоэлектронное покрытие, - 1×1 мм. Одна сборка расположена в середине поперечного сечения секции, две другие - в том же сечении симметрично по обе стороны на расстоянии 4 мм. Моделируемое расстояние между поверхностями электродов с нанесенным покрытием (в приведенных выше обозначениях соответствующее Δ-2δ) составляло 0,05 мм. Найденное в результате моделирования ослабление СВЧ колебания, поступающего на вход секции, при его средней мощности 2000 Вт составило 70 дБ в диапазоне частот 8÷10 ГГц. Использованная при моделировании аппроксимация вольтамперной характеристики соответствовала выражению:

J=1500E²exp(-110/Е) ([Е]=В/мкм, [J]=А/см²).

При этом значение Е_П, при котором начинается резкий рост плотности J тока эмиссии, находится в интервале 9÷10 В/мкм.

В зависимости от технологических возможностей, в рассмотренных и других частных случаях осуществления предлагаемого изобретения достижимы различные минимальные значения зазора Δ. Можно представить ситуацию, когда этот зазор будет снижен до величины, не превышающей длину свободного пробега электронов в газовой среде при атмосферном давлении. В такой ситуации вакуумирование пространства, в котором находятся поверхности электродов с автоэлектронным покрытием, перестанет быть необходимым. Поэтому можно заключить, что при указанных малых значениях зазора Δ признак предлагаемого изобретения "электроды размещены таким образом, что их части с указанными (обращенными навстречу друг другу) поверхностями и зазор между ними находятся в вакуумированном пространстве" становится эквивалентным признаку "электроды размещены таким образом, что их части с указанными поверхностями и зазор между ними находятся в общем для них газонаполненном объеме при нормальном или более низком давлении". В этом случае газ может быть и атмосферным воздухом, а колба 1 (фиг.1, 4-7) и волноводная секция 51 (фиг.8, 9) не обязательно должны быть герметичными. В частности, сама колба 1 нужна лишь в качестве корпуса для фиксации электродов и (так же, как диэлектрические вставки 57) для механической защиты и сохранения чистоты поверхности автоэлектронного покрытия.

Предлагаемая диодная сборка при выполнении, иллюстрируемом фиг.1, 4-7, может быть использована как унифицированный компонент в более сложных многодиодных схемах построения защитных СВЧ устройств, в частности в схемах, аналогичных описанным в патентах [8], [9].

При выполнении, аналогичном иллюстрируемому фиг.8 и фиг.9, предлагаемая диодная сборка, как уже отмечалось, сама может выполнять роль СВЧ защитного устройства и применяться в этом качестве.

Источники информации

1. В.Г. Алыбин. Проблемы создания СВЧ-защитных устройств для радиолокации и связи. 12th Int. Crimean Conference "Microwave & Telecommunication Technology" (CriMiCo'2002). 9-13 September 2002, Sevastopol, Crimea, Ukraine, c.15-22.

2. Патент США №4301233, опубл. 17.11.1981.

3. Патент США №4571559, опубл. 18.02.1986.

4. Патент СССР №1827041, опубл. 07.07.1993.

5. Авторское свидетельство СССР №1827699, опубл. 15.07.1993.

6. Патент РФ на полезную модель №26709, опубл. 10.12.2002.

7. Патент РФ на изобретение №225827, опубл. 10.08.2005.

8. Патент РФ на полезную модель №90934, опубл. 20.01.2010.

9. Патент РФ на изобретение №2065234, опубл. 10.08.1996.

10. Патент РФ на изобретение №2194328, опубл. 10.12.2002.

11. Патент США №8235494, опубл. 04.12.2012.

Изобретение относится к области электронной техники. Диодная сборка относится к элементам, предназначенным для использования в сверхвысокочастотных защитных устройствах. Сборка содержит одну или несколько пар электродов 3.1, 3.2, имеющих в каждой паре обращенные друг к другу поверхности с автоэлектронным покрытием 5.1, 5.2. Электроды установлены так, что их части с указанными поверхностями и зазор между ними находятся в общем для них вакуумированном объеме, например в стеклянной колбе 1. Отличительной особенностью конструкции является наличие вакуумного промежутка между электродами и отсутствие вещества на пути электронов благодаря реализуемому принципу действия с использованием явления автоэлектронной эмиссии. Диодные элементы в каждой паре конструктивно неразделимы. Каждой из указанных пар электродов соответствует эквивалентная схема в виде двух диодов, соединенных встречно-параллельно. Технический результат - уменьшение времени восстановления для обеспечения расширения диапазона возможного использования в сторону более высоких частот и в повышении надежности работы за счет увеличения допустимой мощности воздействующего СВЧ излучения. 8 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Диодная сборка для сверхвысокочастотных защитных устройств, содержащая, по меньшей мере, одну пару электродов, имеющих обращенные навстречу друг другу поверхности и установленных с зазором между этими поверхностями, на которые нанесено автоэлектронное покрытие, при этом указанные электроды размещены таким образом, что их части с указанными поверхностями и зазор между ними находятся в общем для них в вакуумированном пространстве.

2. Диодная сборка по п.1, отличающаяся тем, что автоэлектронное покрытие, нанесенное на указанные поверхности каждого из электродов, образующих пару, выполнено в виде одного участка, расположенного напротив такого же участка поверхности другого электрода данной пары.

3. Диодная сборка по п.1, отличающаяся тем, что автоэлектронное покрытие, нанесенное на указанные поверхности каждого из электродов, образующих пару, выполнено в виде нескольких участков таким образом, что напротив любого из имеющих покрытие участков поверхности одного из электродов данной пары находится имеющий покрытие участок поверхности другого электрода этой пары.

4. Диодная сборка по п.1, отличающаяся тем, что автоэлектронное покрытие, нанесенное на указанные поверхности каждого из электродов, образующих пару, выполнено в виде одного или нескольких участков, чередующихся с участками, не имеющими такого покрытия, при этом напротив любого из имеющих автоэлектронное покрытие участков поверхности одного из электродов данной пары находится не имеющий автоэлектронного покрытия участок поверхности другого электрода этой пары.

5. Диодная сборка по любому из пп.1-4, отличающаяся тем, что указанное автоэлектронное покрытие выполнено двухслойным с внешним слоем в виде наноалмазной пленки и находящимся под ним внутренним графитовым наноострийным слоем.

6. Диодная сборка по любому из пп.1-4, отличающаяся тем, что указанное вакуумированное пространство представляет собой внутреннее пространство герметичной колбы, выполненной из диэлектрического материала.

7. Диодная сборка по п.6, отличающаяся тем, что указанное автоэлектронное покрытие выполнено двухслойным с внешним слоем в виде наноалмазной пленки и находящимся под ним внутренним графитовым наноострийным слоем.

8. Диодная сборка по любому из пп.1-4, отличающаяся тем, что указанное вакуумированное пространство представляет собой внутреннее пространство герметичной секции прямоугольного волновода, при этом поверхностями электродов, на которые нанесено автоэлектронное покрытие, являются внутренние поверхности широких стенок волновода, промежуток между которыми в месте нанесения покрытия образует зазор между указанными поверхностями электродов.

9. Диодная сборка по п.8, отличающаяся тем, что указанное автоэлектронное покрытие выполнено двухслойным с внешним слоем в виде наноалмазной пленки и находящимся под ним внутренним графитовым наноострийным слоем.