Холодный катод

Холо́дный като́д, катод электровакуумного прибора, функционирующий без специального подогрева.

К холодным катодам относятся:

• полевые или туннельные катоды (автоэлектронные, взрывоэмиссионные и др.), испускающие электроны под действием сильного (напряжённостью ∼10⁷ В/см) внешнего электрического поля вследствие туннельного эффекта (см. также Автоэлектронная эмиссия, Взрывная электронная эмиссия);
• ненакаливаемые эмиттеры горячих электронов, работающие под действием внутреннего электрического поля (напряжённостью 10⁴ В/см и выше), создающего поток электронов через поверхностный потенциальный барьер;
• катоды, эмитирующие электроны под действием, например, излучения или электронной бомбардировки (фотокатоды, вторично-эмиссионные катоды и др.).

Для изготовления полевых катодов обычно используют проволоку (или фольгу) из проводящих или полупроводниковых материалов (W, Ta, Re, Nb, Hf, карбидов переходных металлов и др.), концы которой заостряют (т. н. острийные или лезвийные катоды).

Перспективно применение в качестве автоэлектронных эмиттеров различных углеродных материалов. Эмиттеры горячих электронов выполняют, например, на основе контакта металл – полупроводник.

Плотность тока эмиссии холодного катода лежит в пределах от нескольких мА/см² (для отдельных эмиттеров горячих электронов) до 10⁶ А/см² и более (для автоэлектронных и взрывоэмиссионных катодов). Однако из-за малой площади эмитирующей поверхности общий ток холодных катодов (за исключением взрывоэмиссионных) обычно мал и не превышает десятков мА в непрерывном режиме.

Холодные катоды применяются в электронных проекторах, фотоэлектронных приборах, рентгеновских трубках, мощных сверхвысокочастотных приборах, электронных пушках для возбуждения лазеров и др.