DE1201865B

DE1201865B - Screen for television tubes of the Vidicon type

Info

Publication number: DE1201865B
Application number: DEW35930A
Authority: DE
Inventors: Robert A Simms
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: Westinghouse Electric Corp
Priority date: 1963-01-09
Filing date: 1964-01-07
Publication date: 1965-09-30
Also published as: US3268764A; GB1043430A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES MTWWt PATENTAMT FEDERAL REPUBLIC OF GERMANY GERMAN MTWWt PATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Int. Cl.:Int. Cl .:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:Number:
File number:
Registration date:
Display day:

H04nH04n

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Deutschem.: 21 al-32/35 German: 21 al -32/35

W 35930 VIII a/21 al
7. Januar 1964
30. September 1965W 35930 VIII a / 21 al
7th January 1964
September 30, 1965

Die Erfindung betrifft einen verbesserten Speicherschirm unter Verwendung der Photoleitfähig\eit für Fernsehaufnahmeröhren vom Vidicontyp.The invention relates to an improved storage screen using photoconductivity for Vidicon type television pickup tubes.

Das Vidicon besitzt bekanntlich einen Vakuumkolben, der eine durchsichtige Frontplatte aufweist. Auf der Innenfläche der Frontplatte befindet sich eine elektrisch leitende Schicht aus einem lichtdurchlässigen Werkstoff, die als Signalplatte bezeichnet wird. Hierauf befindet sich eine photoleitende Schicht, die den eigentlichen Speicherschirm bildet. Am anderen Ende des Kolbens befindet sich ein Elektronenstrahlerzeuger, mit dessen Hilfe der Speicherschirm abgetastet werden kann. Meist geschieht die Abtastung mit langsamen Elektronen, wobei die als Elektrode dienende Signalplatte auf einem positiven Potential von einigen Volt (5 bis 100 Volt) gegenüber der Kathode liegt. An den belichteten Stellen des Photoleiters findet ein Ladungsausgleich zwischen den beiden Oberflächen desselben statt, der bei der Abtastung mit dem Elektronenstrahl kurzzeitig aufgehoben wird. Die Umladung macht sich wegen der kapazitiven Kopplung der Abtastfläche des Schirmes mit der Signalplatte in einem an die Signalplatte angeschlossenen Ausgangskreis bemerkbar.As is known, the Vidicon has a vacuum flask which has a transparent faceplate. On the inner surface of the front panel there is an electrically conductive layer made of a translucent one Material called a signal plate. On top of this is a photoconductive layer that forms the actual storage screen. At the other end of the piston there is an electron gun, with the help of which the storage screen can be scanned. Most of the time the scanning is done with slow electrons, with the signal plate serving as an electrode at a positive potential of a few volts (5 to 100 volts) opposite the cathode. At the exposed areas of the photoconductor a charge equalization takes place between the two surfaces of the same during the scanning is temporarily canceled with the electron beam. The reloading is going on because of the capacitive coupling of the scanning surface of the screen with the signal plate in one connected to the signal plate Output circle noticeable.

Zur Belichtung des Speicherschirmes kann sichtbares oder unsichtbares Licht jeder Art, aber auch ein Teilchenbeschuß (z. B. mit Elektronen) dienen, falls es sich um eine Speicherplatte mit durch Elektronenbeschuß induzierter Leitfähigkeit handelt.Visible or invisible light of any kind can be used to illuminate the storage screen, but also a particle bombardment (z. B. with electrons) serve, if it is a storage disk with by electron bombardment induced conductivity.

Die beschriebene Vidiconröhre ist einfach, zuverlässig und robust und deshalb für schwierige Betriebsbedingungen, z. B. in Raumfahrzeugen, besonders geeignet. Sie besitzt aber mehrere Nachteile, zu denen insbesondere die geringe Lichtempfindlichkeit und der zu kleine Dunkelwiderstand gehören. Letzterer bewirkt eine schwache Speicherfähigkeit. Eine Verbesserung des Dunkelwiderstandes führt zu einem besseren Störabstand. Ein weiterer Nachteil der Vidiconröhre ist der verzögerte Einsatz der Photoleitfähigkeit, wodurch bewegte Objekte in dem gesendeten Bild eine Fahne hinter sich herziehen.The vidicon tube described is simple, reliable and robust and therefore suitable for difficult operating conditions, z. B. in spacecraft, particularly suitable. But it has several disadvantages, too which particularly include the low sensitivity to light and the too low dark resistance. The latter causes a weak storage capacity. An improvement in the dark resistance leads to a better signal-to-noise ratio. Another disadvantage of the vidicon tube is the delayed use of photoconductivity, whereby moving objects in the transmitted image pull a flag behind them.

Es sind verschiedene Vorschläge zur Verbesserung der Vidiconröhre gemacht worden. So ist es bekannt, den Speicherschirm so auszubilden, daß der Photoleiter die Elektrode nur an bestimmten Stellen berührt und an den übrigen Stellen durch eine Isolierschicht von der Elektrode getrennt ist. Auf diese Weise soll die Speicherkapazität des Schirmes erhöht werden, ohne daß ein photoleitendes Material mit sehr hohem spezifischem Widerstand verwendet werden muß. Die Speicherkapazität soll durch diese Maßnahme mindestens V25 Sekunde betragen.Various proposals have been made to improve the vidicon tube. So it is known to design the storage screen in such a way that the photoconductor only touches the electrode at certain points and is separated from the electrode at the other points by an insulating layer. To this Way, the storage capacity of the screen should be increased without using a photoconductive material with a very high specific resistance must be used. The storage capacity is said to be through this Measure at least V25 seconds.

Schirm für Fernsehaufnahmeröhren vom
VidicontypScreen for TV tubes from
Vidicon type

Anmelder:Applicant:

Westinghouse Electric Corporation,Westinghouse Electric Corporation,

East Pittsburgh, Pa. (V. St. A.)East Pittsburgh, Pa. (V. St. A.)

Vertreter:Representative:

Dipl.-Ing. G. Weinhausen, Patentanwalt,Dipl.-Ing. G. Weinhausen, patent attorney,

München 22, Widenmayerstr. 46Munich 22, Widenmayerstr. 46

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

Robert A. Simms, Horseheads, N. Y. (V. St. A.)Robert A. Simms, Horseheads, N.Y. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:Claimed priority:

V. St. v. Amerika vom 9. Januar 1963 (250 268)V. St. v. America 9 January 1963 (250 268)

Demgegenüber ist der erfindungsgemäße Schirm für Fernsehaufnahmeröhren vom Vidicontyp, bestehend aus einer photoleitenden Schicht, einer die Elektrode hierfür darstellenden lichtdurchlässigen Signalplatte und einer dünnen Isolierschicht zwischen photoleitender Schicht und Elektrode, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierschicht die beiden anderen Schichten vollständig trennt und eine Dicke von weniger als 100 Angström, vorzugsweise zwischen 50 und 100 Angstrom, aufweist und eine Bandlücke von mehr als 4 Elektronenvolt besitzt.On the other hand, the screen for television pick-up tubes of the vidicon type according to the present invention is composed of a photoconductive layer, a translucent one representing the electrode for this purpose Signal plate and a thin insulating layer between the photoconductive layer and the electrode, characterized in that that the insulating layer completely separates the other two layers and has a thickness of less than 100 angstroms, preferably between 50 and 100 angstroms, and a band gap of more than 4 electron volts.

Es hat sich gezeigt, daß bei der angegebenen Dicke der durchgehenden Isolierschicht, die an keiner Stelle eine Berührung zwischen der photoleitenden Schicht und der Elektrode zuläßt, der Dunkelstrom überraschenderweise erheblich verringert werden kann. Weitere Vorteile der Erfindung liegen darin, daß der Bildschirm besonders empfindlich für kurzwelliges Licht ist und daß die Zeitkonstante trotz guter Speicherfähigkeit ganz erheblich herabgesetzt ist. Die Aufbauzeit der Speicherladung beträgt weniger als V30 Sekunde, und beim Abtasten ist die Ladung nach etwa V30 Sekunde bereits zu 75% verschwunden.It has been shown that with the specified thickness of the continuous insulating layer, at no point a contact between the photoconductive layer and the electrode allows the dark current surprisingly can be reduced significantly. Further advantages of the invention are that the Screen is particularly sensitive to short-wave light and that the time constant despite good Storage capacity is significantly reduced. The build-up time for the storage tank charge is less than V30 seconds, and when scanning, the charge is already 75% gone after about V30 seconds.

Die Anordnung einer Isolierschicht zwischen der Signalplatte und der Speicherplatte ist bei Fernsehaufnahmeröhren an sich bekannt. Bei den bekanntenThe arrangement of an insulating layer between the signal plate and the storage plate is common in television pick-up tubes known per se. With the known

509 689/293509 689/293

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Anordnungen handelt es sich aber um Speicher- Nach dem Aufbringen der durchsichtigen Elek-Arrangements are, however, memory- After applying the transparent elec-

schirme, die auf dem äußeren lichtelektrischen trode wird die Anordnung in ein Vakuum von etwa Effekt bzw. der Sekundäremission beruhen, bei denen 10~⁵ Torr gebracht. Ein Tantalschiffchen, das genau also durch die Belichtung oder einen von ihr erzeug- 1 mg eines Isolierstoffes (z. B. Siliziummonoxyd) entten Elektronenbeschuß Elektronen ausgelöst werden, 5 hält, wird in einer Entfernung von nicht weniger als die in das Vakuum der Röhre austreten und dort von 25 cm von der Schirmanordnung aufgestellt. Der einer Auffangelektrode aufgenommen werden. Dem- große Abstand des Schiffchens von der Schirmangegenüber handelt es sich bei der Erfindung wie bei Ordnung gewährleistet die Gleichmäßigkeit der aufallen Röhren vom Vidicontyp um einen Speicher- gedampften Isolierschicht. Das Tantalschiffchen wird schirm, der auf der Photoleitfähigkeit bzw. der indu- io dann 5 Minuten lang auf eine Temperatur von zierten Leitfähigkeit beruht, also auf einer Verringe- 1350° C erhitzt. Wird die Schirmanordnung vor und rung des inneren Widerstandes der Schicht an den nach dem Aufdampfen gewogen, so läßt sich die belichteten bzw. mit Elektronen beschossenen Stel- Dicke der dadurch erzeugten Isolierschicht 34 belen. Die hier vorliegenden Verhältnisse sind mit rechnen. Bei Einhaltung der angegebenen Bedingundenen bei Bildaufnahmeröhren, die von der äußeren 15 gen hat die Schicht aus Siliziummonoxyd eine Dicke Elektronenauslösung Gebrauch machen, nicht ver- von etwa 50 bis 100 Angstrom. Ein anderes geeiggleichbar. netes Isoliermaterial ist z. B. Magnesiumoxyd. Wider-Shields that are based on the outer photoelectric trode will put the arrangement in a vacuum of about effect or secondary emission, at which 10 ~ ⁵ Torr. A tantalum boat, which holds electrons exactly as a result of exposure or an electron bombardment produced by it, 5 will emerge at a distance no less than that into the vacuum of the tube and placed there from 25 cm from the screen arrangement. Can be picked up by a collecting electrode. The large distance between the shuttle and the screen is the same with the invention as with order, ensuring the uniformity of the tubes of the Vidicon type around a storage vaporized insulating layer. The tantalum boat becomes a shield, which is based on photoconductivity or induction, then for 5 minutes at a temperature of ornamental conductivity, i.e. heated to a reduction of 1350 ° C. If the screen arrangement is weighed before the internal resistance of the layer is weighed against that after the vapor deposition, the exposed or electron bombarded areas of the insulating layer 34 thus produced can be illuminated. The conditions here are to be expected. If the specified conditions are observed for image pickup tubes that use the outer layer of silicon monoxide to trigger a thickness of electrons, not from about 50 to 100 Angstroms. Another equivalent. netes insulating material is z. B. Magnesium Oxide. Contrary-

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der stand und Dicke der Isolierschicht 34 müssen so ge-Zeichnung erläutert. Hierin ist wählt sein, daß eine hohe Feldstärke von mehr alsThe invention is described below with reference to the state and thickness of the insulating layer 34 must be so ge-drawing explained. Herein is to be chosen that a high field strength of more than

F i g. 1 eine Schnittdarstellung einer Fernsehauf- 20 10⁵ Volt/cm von der Isolierschicht ausgehalten wernahmeröhre unter Verwendung der Erfindung, den kann, wenn die bei einem Vidicon normalen Be-F i g. 1 is a cross-sectional view of a television ^{recording tube withstanding 20 10 5} volts / cm by the insulating layer using the invention, which can be used when the normal loading

F i g. 2 ein Schnitt durch den erfindungsgemäßen triebsspannungen angelegt werden. Dies trifft zu, Speicherschirm, wenn die Dicke der Isolierschicht etwa 50 bisF i g. 2 is a section through the drive voltages according to the invention are applied. This is true Storage screen when the thickness of the insulating layer is about 50 to

F i g. 3 eine graphische Darstellung der Empfind- 100 Angstrom beträgt und die Bandlücke des verlichkeitskurven für verschiedene Schirme unter ver- 35 wendeten Isoliermaterials etwas größer als 4 Elektroschiedenen Bedingungen und nenvolt ist.F i g. Figure 3 is a graph of the sensitivity is 100 Angstroms and the band gap of the verifiability curve for various screens with the insulating material used, slightly larger than 4 electrical layers Conditions and nenvolt is.

F i g. 4 eine Darstellung der Speichereigenschaften Die photoleitende Schicht 36 ist ein Halbleiter, des-F i g. 4 a representation of the memory properties. The photoconductive layer 36 is a semiconductor, des-

des erfindungsgemäßen Schirmes. sen Dunkelwiderstand gleich oder größer alsof the screen according to the invention. sen dark resistance equal to or greater than

F i g. 1 zeigt eine Fernsehaufnahmeröhre mit 10¹² Ohm-cm ist und dessen Bandlücke entsprechend Vakuumkolben 12, worin sich ein Elektronenstrahl- 30 dem gewünschten spektralen Empfindlichkeitsbereich erzeuger 20 und ein Speicherschirm 30 befinden. Der weniger als 3,5 Elektronenvolt beträgt. Die Dielek-Elektronenstrahlerzeuger 20 besteht mindestens aus trizitätskonstante des Halbleiters soll so klein wie der Kathode 22, dem Steuergitter 24 und einer oder möglich sein. Halbleiter, welche diese Bedingungen mehreren Beschleunigungsanoden 26 und 28, die an erfüllen, sind z. B. As₂Se₃, As₂Se₂S, AsSe und Sb₂S₃. entsprechende Spannungsquellen angeschlossen sind, 35 Verwendet man z. B. As₂Se₃, so kann das Halbderart, daß ein dünner Elektronenstrahl erzeugt wird. leitermaterial in ähnlicher Weise wie vorher beschrie-Der Kolben 12 besitzt eine ebene Stirnplatte 14 aus ben auf die Isolierschicht 34 aufgedampft werden. Glas od. dgl. Auf der Innenfläche der Stirnplatte 14 Die Schirmanordnung wird in ein Vakuum von etwa befindet sich eine lichtdurchlässige Elektrode 32. 10~⁵ Torr gebracht, und eine bestimmte Menge Erfindungsgemäß ist die Elektrode 32 mit einer Iso- 40 Arsenselenid wird in ein Tantalschiffchen gegeben lierschicht 34 überzogen, auf der sich wieder eine und in einem Abstand von etwa 25 cm von der photoleitende Schicht 36 befindet. Die Elektrode 32 Schirmanordnung aufgestellt. Beispielsweise werden stellt die Signalelektrode oder Grundplatte des 500 bis 600 mg des Halbleitermaterials in das Schiff-Speicherschirmes 30 dar. Sie ist über eine Ausgangs- chen eingefüllt. Bei einem ausgeführten Beispiel wurleitung 38 und einen Widerstand 37 mit einer Span- 45 den 580 mg der stöchiometrischen Verbindung nungsquelle 39 verbunden. Am Widerstand 37 wird As₂Se₈ verwendet. Diese wurde so hergestellt, daß das Ausgangssignal abgenommen. 1,4~98 g As und 2,369 g Se in ein Quarzgefäß ge-F i g. 1 shows a television pickup tube with 10 ¹² ohm-cm and its band gap corresponding to vacuum envelope 12, in which an electron beam generator 30 of the desired spectral sensitivity range 20 and a storage screen 30 are located. Which is less than 3.5 electron volts. The Dielek electron gun 20 consists at least of the tricity constant of the semiconductor should be as small as the cathode 22, the control grid 24 and one or possible. Semiconductors that meet these conditions multiple acceleration anodes 26 and 28, which are z. B. As ₂ Se ₃ , As ₂ Se ₂ S, AsSe and Sb ₂ S ₃ . appropriate voltage sources are connected, 35 If z. B. As ₂ Se ₃ , this can be done in such a way that a thin electron beam is generated. Conductor material in a manner similar to that previously described. The piston 12 has a flat face plate 14 made of ben on the insulating layer 34 by vapor deposition. Glass od. The like. On the inner surface of the faceplate 14. The screen assembly is in a vacuum is approximately a transparent electrode placed 32. 10 ^-5 Torr, and a certain amount according to the invention, the electrode 32 is a iso 40 arsenic selenide in a Tantalum boat given lierschicht 34 coated, on which there is again one and at a distance of about 25 cm from the photoconductive layer 36. The electrode 32 screen arrangement is set up. For example, the signal electrode or base plate represents the 500 to 600 mg of the semiconductor material in the ship's storage screen 30. It is filled in via a small outlet. In an example carried out, line 38 and a resistor 37 were connected to a voltage source 39 to 580 mg of the stoichiometric compound. _{As 2} Se _{8 is} used at resistor 37. This was made so that the output signal decreased. 1.4 ~ 98 g As and 2.369 g Se in a quartz vessel.

Um den vom Elektronenstrahlerzeuger 20 erzeug- bracht wurden, das unter einem Vakuum von ten Strahl auf dem Schirm 33 zu konzentrieren und 10~⁴ Torr abgeschmolzen und auf 650° C erwärmt diesen abzutasten, sind in bekannter Weise Ablenk- 50 wurde. Das Gefäß wurde geschüttelt, um eine innige Vorrichtungen, z. B. eine Fokussierungsspule 40, eine Vermischung der Schmelze zu gewährleisten, und in Ablenkspule 41 und eine Richtspule 42, vorgesehen. Luft auf Zimmertemperatur abgekühlt. Nach dem Unmittelbar vor dem Schirm 30 befindet sich ein Einfüllen des Halbleitermaterials und dem Evakuie-Gitter 33, das zusammen mit der Spule 40 bewirkt, ren wird das Tantalschiffchen 3 Minuten lang auf daß die Elektronen senkrecht auf den Schirm 30 auf- 55 eine Temperatur von 700° C erhitzt, bis der Halbtreffen. Alle diese Merkmale sind, abgesehen von leiter in ausreichender Dicke auf der Isolierschicht der Schirmkonstruktion, an sich bekannt. 34 niedergeschlagen ist. Die Dickenüberwachung ge-In order to have been introduced from the electron beam generator 20 erzeug- to concentrate under a vacuum of th beam on the screen 33 and sealed 10 ^-4 Torr and heated to 650 ° C, the sample that are in a known manner deflection was 50th The jar was shaken to allow intimate devices, e.g. B. a focusing coil 40 to ensure mixing of the melt, and in deflection coil 41 and a directional coil 42 are provided. Air cooled to room temperature. Immediately in front of the screen 30 is a filling of the semiconductor material and the evacuation grid 33, which, together with the coil 40, causes the tantalum boat to be re-activated for 3 minutes so that the electrons perpendicular to the screen 30 are at a temperature of 700 ° C heated until the half meet. All of these features are known per se, with the exception of conductors of sufficient thickness on the insulating layer of the shield structure. 34 is dejected. The thickness monitoring

Fig. 2 zeigt im einzelnen den Aufbau des Schir- schieht in bekannter Weise durch Beobachtung der mes 30. Auf der lichtdurchlässigen Stirnplatte 14, Lichtdurchlässigkeit des Schirmes während des Auf-(z. B. aus Glas) befindet sich eine lichtdurchlässige 60 dampfens, bis die gewünschte Eigenschaft erreicht ist. Elektrode 32 mit einer Dicke von etwa 500 Ang- Es wurde gefunden, daß im vorliegenden Fall eineFig. 2 shows in detail the structure of the Schir- schicht in a known manner by observing the mes 30. On the translucent faceplate 14, the translucency of the screen during open (e.g. B. made of glass) there is a translucent 60 vapor until the desired property is achieved. Electrode 32 with a thickness of about 500 Ang- It has been found that in the present case a

ström. Der Flächenwiderstand dieser Elektrode 32 Dicke von etwa 1000 Angström erforderlich ist. Bei soll geringer als 200 Ohm/cm² sein. Sie kann bei- der geschilderten Verfahrensweise ergibt sich ein spielsweise aus Zinnoxyd bestehen und wird so ge- harter, metallartiger Niederschlag. Seine Dichte entbildet, daß eine Lösung eines Zinnsalzes auf die er- 65 spricht derjenigen des kompakten Körpers. Gegebehitzte Stirnplatte 14 aufgesprüht wird. Man kann nenfalls läßt sich auch ein poröser Niederschlag von auch so vorgehen, daß ein leitendes Material wie geringerer Dichte in bekannter Weise, z. B. durch Gold auf die Stirnplatte 14 aufgedampft wird. Aufdampfen in Anwesenheit eines inerten Gases, er-stream. The sheet resistance of this electrode 32 thickness of about 1000 angstroms is required. At should be less than 200 ohms / cm ² . In the case of the procedure described, it can consist, for example, of tin oxide and thus becomes a hard, metal-like precipitate. Its density is such that a solution of a tin salt corresponds to that of the compact body. Heated face plate 14 is sprayed on. You can also proceed so that a conductive material such as lower density in a known manner, z. B. is vapor deposited on the face plate 14 by gold. Vapor deposition in the presence of an inert gas,

zeugen. In diesem Falle wäre die Schichtdicke etwa 1200 Angstrom.witness. In this case the layer thickness would be about 1200 Angstroms.

Ein in der beschriebenen Weise erzeugter Schirm hat bessere Lichtempfindlichkeit, kürzere Ansprechzeit und niedrigeren Dunkelstrom als bekannte Schirme der gleichen Art.A screen produced in the manner described has better photosensitivity and a shorter response time and lower dark current than known screens of the same type.

Dies ergibt sich aus den vergleichenden Kurven der F i g. 3. Hierbei beziehen sich die Kurven 1 und 2 auf eine Röhre, deren Speicherschirm in bekannter Weise aus einer porösen Schicht von Sb₂S₃ auf einer Elektrode aus Zinnoxyd besteht. Bei Kurve 1 betrug die Schirmspannung 20 Volt und bei Kurve 2 30 Volt. Die Schirmspannung ist die normalerweise positive, an die Elektrode 32 angelegte Spannung, wenn die freie Oberfläche im wesentlichen Kathodenpotential aufweist.This can be seen from the comparative curves in FIG. 3. Curves 1 and 2 relate to a tube, the storage _{screen of which consists in a known manner of a porous layer of Sb 2} S ₃ on an electrode made of tin oxide. In curve 1 the screen voltage was 20 volts and in curve 2 it was 30 volts. The shield voltage is the normally positive voltage applied to electrode 32 when the exposed surface is essentially at cathodic potential.

Die Kurven 3 bis 6 wurden mit erfindungsgemäßen Speicherschirmen aufgenommen. Bei den Kurven 3 und 4 bestand der Schirm aus einer durchsichtigen Elektrode aus Zinnoxyd, einer Isolierschicht aus SiO und einer porösen Schicht aus Sb₂S₃. Bei Kurve 3 betrug die Schirmspannung V_t 20 Volt und bei Kurve 4 30 Volt. Der Dunkelstrom I_d hat sich für eine Schirmspannung von 30 Volt von 0,2 auf 0,08 Mikroampere verringert.Curves 3 to 6 were recorded with storage screens according to the invention. In curves 3 and 4, the screen consisted of a transparent electrode made of tin oxide, an insulating layer made of SiO and a porous layer made of Sb ₂ S ₃ . In curve 3, the shield voltage V _{t was} 20 volts and in curve 4 was 30 volts. The dark current I _d has decreased from 0.2 to 0.08 microamps for a screen voltage of 30 volts.

Die Kurven 5 und 6 gelten wieder für Schirmspannungen V_t von 20 und 30 Volt. Bei dieser Röhre bestand der Speicherschirm aus einer Elektrode aus Zinnoxyd, einer Isolierschicht aus SiO und einer im Vakuum aufgebrachten Schicht aus As₂S₃. Der Dunkelstrom ist hier noch viel kleiner als im vorherigen Fall.Curves 5 and 6 apply again to shield voltages V _t of 20 and 30 volts. In this tube, the storage screen consisted of an electrode made of tin oxide, an insulating layer of SiO and a layer of As ₂ S ₃ applied in a vacuum. The dark current is much smaller here than in the previous case.

In F i g. 4 ist ein Vergleich zwischen einer Röhre nach der USA.-Patentschrift 3 046431 und einer erfindungsgemäßen Röhre durchgeführt. Bei der bekannten Röhre nach dieser Patentschrift treten ein Speichereffekt und ein Integrationseffekt auf, die häufig unerwünscht sind. Die Kurve 7, 8, 9 bezieht sich auf die dritte der oben beschriebenen Röhren, mit der die Kurven 5 und 6 gewonnen wurden. Gemaß Kurve 7 steigt das Signal in weniger als V30 Sekunde auf sein Maximum an und wird beim Abtasten durch den Elektronenstrahl in etwa Vso Sekunde auf ein Fünfundzwanzigstel seines Endwertes gelöscht (Kurve 8). Soll eine Speicherung durchgeführt werden, so kann gemäß Kurve 9 die Information nach Abschaltung des Abtaststrahles mehrere Sekunden gespeichert werden und läßt sich dann mittels des Abtaststrahles in etwa Vso Sekunde ablesen.In Fig. Fig. 4 is a comparison between a tube of U.S. Patent 3,046,431 and one performed tube according to the invention. Occur in the known tube according to this patent specification Memory effect and an integration effect, which are often undesirable. The curve 7, 8, 9 relates refers to the third of the tubes described above, with which curves 5 and 6 were obtained. According to Curve 7, the signal rises in less than 30 seconds to its maximum and is increased in about Vso seconds when scanned by the electron beam one twenty-fifth of its final value deleted (curve 8). If a storage is to be carried out, so according to curve 9 the information can be several seconds after switching off the scanning beam are stored and can then be read off in about Vso seconds by means of the scanning beam.

Demgegenüber beziehen sich die Kurven 10, 11 und 12 in F i g. 4 auf eine Röhre nach der USA.-Patentschrift 3 046 431, bei welcher der Speicherschirm aus einer Schicht von As₂Se₃ auf Zinnoxyd besteht. Kurve 10 zeigt die starke Integration, Kurve 11 den langsamen Abbau der Ladung durch mehrfache Abtastung mit dem Elektronenstrahl. Kurve 12 zeigt das Absinken der Ladung bei abgeschaltetem Abtaststrahl.In contrast, the curves 10, 11 and 12 in FIG. 4 to a tube according to US Pat. No. 3,046,431, in which the storage _{screen consists of a layer of As 2} Se ₃ on tin oxide. Curve 10 shows the strong integration, curve 11 the slow reduction of the charge through multiple scanning with the electron beam. Curve 12 shows the decrease in the charge when the scanning beam is switched off.

Der erfindungsgemäße Schirm ist auch bei einer Röhre mit durch Elektronenbeschuß induzierter Leitfähigkeit gemäß der USA.-Patentschrift 2900555 anwendbar.The screen according to the invention is also applicable to a tube with conductivity induced by electron bombardment according to U.S. Patent 2900555 applicable.

Die mit der Erfindung erzielte Verbesserung kann vermutlich auf folgende Weise erklärt werden. Im Falle eines idealen Schirms mit Photoleitfähigkeit, der aus einer durchsichtigen Elektrode und einem darauf niedergeschlagenen Photoleiter besteht, ist ein Ohmscher Kontakt zum Halbleiter erforderlich, der definitionsgemäß die für die Photoleitung erforderlichen freien Träger liefert. Trifft eine Lichtstrahlung auf, so wird ein Photon unter Paarbildung eines freien Elektrons und eines Loches absorbiert. Infolge des angelegten elektrischen Feldes wandern die durch die Strahlung erzeugten Elektronen zur positiven Elektrode und die Löcher zur negativen Elektrode. Nach Abführung des Primärelektrons über die positive Elektrode bewirkt das zurückbleibende Loch den Eintritt eines neuen Elektrons in das Material über die negative Elektrode. Dieser Ladungswechsel erzeugt das Ausgangssignal. Es dürfte nun aber so sein, daß bei den bekannten Speicherschinnen zwar zwischen dem Photoleiter und dem Elektronenstrahl ein Ohmscher Kontakt besteht, daß aber die leitende Grundplatte und der Photoleiter keinen idealen Ohmschen Kontakt aufweisen. Im Photoleiter befinden sich Rekombinationszentren und die Austrittsarbeiten des Halbleiters und der leitenden Schicht sind nicht angepaßt. Wegen der Rekombinationszentren besitzen die freien Träger (hier Elektronen) eine geringere Lebensdauer, die von der in den Rekombinationszentren verbrachten Zeit abhängt. Dies führt unmittelbar zu einer Empfindlichkeitsverringerung, wie die nachstehende mathematische Beziehung ohne weiteres zeigt. Der Gewinn G des Photoleiters ist nämlichThe improvement achieved by the invention can presumably be explained in the following way. in the Case of an ideal screen with photoconductivity, which consists of a transparent electrode and a If there is deposited photoconductor on it, an ohmic contact to the semiconductor is required by definition provides the free carrier required for photoconductivity. Strikes a ray of light on, a photon is absorbed while a free electron and a hole are paired. As a result of the applied electric field, the electrons generated by the radiation migrate to the positive Electrode and the holes to the negative electrode. After removal of the primary electron via the positive Electrode causes the remaining hole to allow a new electron to enter the material the negative electrode. This charge change generates the output signal. But it should now be so that in the known storage channels between the photoconductor and the electron beam There is an ohmic contact, but the conductive base plate and the photoconductor are not ideal Have ohmic contact. Recombination centers and the work functions of the semiconductor and the conductive layer are located in the photoconductor are not adapted. Because of the recombination centers, the free carriers (here electrons) a shorter lifespan, which depends on the time spent in the recombination centers. This leads directly to a decrease in sensitivity, such as the following mathematical relationship readily shows. Namely, the gain G of the photoconductor is

R-U-VR-U-V

wobei U die Trägerbeweglichkeit, V die angelegte Spannung, L den Elektrodenabstand und R die Lebensdauer der freien Elektronen bedeutet.where U is the mobility of the carrier, V is the applied voltage, L is the distance between the electrodes and R is the lifetime of the free electrons.

Eine weitere Verringerung des Gewinns ergibt sich aus dem Vorhandensein der Sperrschicht infolge der Fehlanpassung zwischen den Austrittsarbeiten des Halbleiters und des Leiters. Elektronen geringer Energie können nämlich diese Sperrschicht, die einige Elektronenvolt betragen kann, nicht durchdringen. Die Elektronen geringer Energie werden in den Halbleiter reflektiert und erleiden dort eine Rekombination. A further reduction in profit results from the presence of the barrier layer as a result of the Mismatch between the work functions of the semiconductor and the conductor. Electrons lower This is because energy cannot penetrate this barrier layer, which can be a few electron volts. The low-energy electrons are reflected into the semiconductor, where they undergo recombination.

Da die Einhaltung einer vorgeschriebenen Anzahl von Rekombinationszentren und die Anpassung der Austrittsarbeiten mit den bisher bekannten Mitteln nicht möglich ist, läßt sich nur die Sperre auf indirektem Wege erniedrigen, um eine möglichst hohe Empfindlichkeit zu erzielen. Durch die erfindungsgemäße Einfügung einer Isolierschicht zwischen dem Photoleiter und dem Leiter wird erreicht, daß der Hauptteil des Spannungsabfalls am Isolator auftritt. Die durch Photonenabsorption frei gemachten Elektronen wandern in Richtung zum Isolator und werden unter dem Einfluß des dort herrschenden starken Feldes so stark beschleunigt, daß sie die Sperre überwinden können. Dadurch wird die Rekombinationswahrscheinlichkeit verringert und so die Empfindlichkeit erhöht.Since compliance with a prescribed number of recombination centers and the adaptation of the Working out with the previously known means is not possible, can only be the lock on indirect Decrease ways to achieve the highest possible sensitivity. By the invention Insertion of an insulating layer between the photoconductor and the conductor is achieved that the Major part of the voltage drop occurs across the isolator. The electrons released by photon absorption migrate towards the isolator and become under the influence of the strong prevailing there Field accelerated so much that they can overcome the barrier. This increases the likelihood of recombination decreases and so increases the sensitivity.

Claims

Claim:

Screen for television pick-up tubes of the vidicon type, consisting of a photoconductive one Layer, a transparent signal plate representing the electrode and a thin one Insulating layer between the photoconductive layer and the electrode, characterized in that

that the insulating layer completely separates the other two layers and has a thickness of less than 100 Angstroms, preferably between 50 and 100 Angstroms, and a band gap of has more than 4 electron volts.

Considered publications:

German Patent Nos. 877782, 935 249; U.S. Patent Nos. 2,753,483, 2,843,774, 2,881,340.

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