ВАКУУМНАЯ МИКРОСХЕМА ДЛЯ КОСМИЧЕСКОГО ПРИМЕНЕНИЯ

Полезная модель относится к вакуумной микроэлектронике.
Известны способы изготовления вакуумных микросхем. Так вакуумная микросхема Грэя [1], содержит источники электронов (катоды или истоки), управляющие электроды (сетка или затвор) и приемники электронов (аноды или стоки). В большинстве случаев источники электронов выполнены в виде острийных автоэмиссионных катодов. Вакуумная микросхема находится в герметичном корпусе, в котором реализуется высокий вакуум.
Преимуществом устройств вакуумной микроэлектроники является высокая радиационная стойкость и температурная стойкость, так как испускающий электроны металл является более радиационно-стойким, чем полупроводниковые материалы, а эмиссия электронов не зависит от температуры.
-10
-11
Недостатком рассмотренной вакуумной микросхемы является ограниченный срок службы из-за деградации острийных катодов при их бомбардировке положительными ионами остаточного газа, находящегося в корпусе вакуумной микросхемы. В частности, как указано в [2], вакуумная микросхема может работать в течение длительного времени при уровне вакуума в корпусе вакуумной микросхемы не хуже, чем 10-10 мм. ртутного столба. Однако современные методы откачки не позволяют реализовать такой вакуум в герметичном корпусе.
Техническим результатом предложенной полезной модели является увеличение срока службы вакуумной микросхемы, предназначенной для космического применения.
-15
-11
Технический результат реализуется таким образом, что вакуумная микросхема, содержащая корпус вакуумной микросхемы с размещенными в корпусе автоэмиссионными источниками электронов, управляющими электродами и приемником электронов, отличается тем, что корпус вакуумной микросхемы выполнен с возможностью вытекания газа, имеющегося в корпусе вакуумной микросхемы, в вакуум. Это реализуется, если вакуумная микросхема размещена в космическом пространстве, а корпус вакуумной микросхемы имеет одно или несколько отверстий, обеспечивающих равенство давлений внутри корпуса вакуумной микросхемы с давлением космического пространства, в котором находится корпус вакуумной микросхемы. В частности на высоте 20000 км уровень вакуума - 7,5⋅10 мм рт.ст. На высоте 1000 км уровень вакуума составляет 7.5⋅10 мм рт. столба [3]. Это позволяет использовать электронные блоки с вакуумными микросхемами в космических аппаратах, функционирующих на данной высоте или на геостационарной орбите (высота порядка 40000 км). Блоки размещаются не внутри, а вне спутника, и по мере набора высоты газ, имеющийся внутри корпуса вакуумной микросхемы, выходит в космическое пространство с высоким вакуумом.
Имеются сведения, что мощность устройств вакуумной электроники может достигать 1000 Вт/см (где площадь соответствует площади, занимаемой острийными эмиттерами) при работе в непрерывном режиме, в частности на частоте 10 ГГц [2].
Конструкция предложенной вакуумной микросхемы представлена на фиг. 1.
Здесь 1 - основание металлического или металлизированного корпуса, на котором созданы электрически связанные с корпусом источники электронов в виде острийных автоэмиссионных катодов, 2 - электроды управляющей сетки 3 - приемник электронов (анод), 4 - часть корпуса из диэлектрика, 5 - отверстия в корпусе, обеспечивающее вакуум внутри корпуса вакуумной микросхемы, равный вакууму космического пространства.
В качестве варианта может быть предложена конструкция вакуумного микродиода (фиг. 2).
Здесь 6 - металлический или металлизированный корпус, 7 - острийные автоэмиссионные источники электронов, электрически связанные с корпусом, 8 - приемник электронов (анод), 9 - часть корпуса из изолятора, 10 - отверстия в корпусе.
Литература
1. Трубецков Д.И.. Вакуумная микроэлектроника. Соросовский образовательный журнал, 1997 г. №4. С. 58-64
2. Засемков B.C. Вакуумные автоэмиссионные приборы в микроэлектронном исполнении. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Красноярск. 2001.
3. Нусинов М.Д. Космический вакуум и надежность космической техники. М: Знание. - 1986. 64 с.