От: | Shmj | ||
Дата: | 21.02.19 20:08 | ||
Оценка: |
Эти давно известные проблемы вакуумной электроники можно преодолеть. Что, если расстояние между катодом и анодом будет меньше среднего расстояния, которое проходит электрон перед тем, как столкнуться с молекулой газа – меньше, чем средний свободный путь? Тогда не надо будет беспокоиться о столкновениях между электронами и молекулами газов. К примеру, средний свободный путь электронов в воздухе при нормальном давлении составляет 200 нм, что по шкале современных транзисторов довольно много. Если использовать вместо воздуха гелий, то средний свободный путь вырастет до 1 мкм. Это значит, что электрон, проходящий через разрыв шириной в 100 нм, столкнётся с газом с вероятностью всего в 10%. Сделайте разрыв меньше, и вероятность будет уменьшаться и далее.
Но даже с низкой вероятностью столкновения многие электроны всё равно будут сталкиваться с молекулами газа. Если удар выбьет связанный электрон из молекулы, она превратится в положительно заряженный ион, и электрическое поле отправит его по направлению к катоду. Из-за бомбардировки положительными ионами катоды деградируют. Поэтому этого процесса нужно по возможности избегать.
К счастью, при низком напряжении электроны никогда не наберут достаточно большой энергии для ионизации гелия. Поэтому, если размеры вакуумного транзистора будут гораздо меньше среднего свободного пути электронов (чего легко достичь), а рабочее напряжение будет достаточно низким (и это устроить нетрудно), то устройство сможет прекрасно работать при атмосферном давлении. То есть, в этой, номинально вакуумной электронике миниатюрного размера вообще не нужно будет поддерживать никакого вакуума!