场致发射阵列阴极的工作原理使得它与传统真空阴极相比，具有许多优点，如：冷阴极，抗辐射，高电流密度，低电压调制，启动快等。但目前场发射阵列阴极由于工艺技术的局限，很难保证每一个场发射单元都具有相同的发射能力，导致阵列阴极在工作时，发射单元发射的电流密度不均匀，部分阴极发射电流密度较高，电流负载过大，易出现损毁，导致真空放电使发射体阵列被破坏，大大地缩短了器件的使用周期。为了保护场发射器件，改善场发射性能并延长器件寿命，本论文设计了一种基于扩散法的场发射阵列阴极稳流PN结结构，通过理论计算与软件模拟得到工艺要求与参数，并通过PN结的制备工艺，研究分析了对该稳流结构性能产生影响的因素，具体包括：　　1、PN结稳流结构研究、设计与模拟。利用PN结反向特性，设计场发射阵列阴极的稳流结构，计算了PN结反向饱和电流以及影响反向饱和电流的因素，确定了该结构需要的参数要求。并通过工艺仿真软件模拟了稳流PN结制备工艺，得到了扩散工艺过程与PN结方阻、结深和反向I-V特性曲线的关系，并以此指导实验的展开。　　2、稳流PN结制备工艺研究与性能测试。利用扩散法掺杂制备PN结，研究扩散过程中的扩散温度，扩散时间以及气体流量对制备的PN结性能和反向I-V特性曲线的影响。分析结果表明，扩散工艺中的温度，时间和气体流量对硅基片掺杂过程和掺杂均匀性有较明显的影响，掺杂量的变化将影响反向I-V特性曲线。该结果与仿真软件模拟结果大体一致，并由此确定了稳流PN结的制备工艺参数。　　3、Spindt型阵列阴极工艺研究与场发射性能测试。利用电子束蒸发镀膜机制备钼场发射阵列阴极，研究阵列空腔制备工艺、牺牲层工艺和电子束蒸发工艺等关键工艺对场发射阵列阴极形貌的影响，确定了 Spindt型场发射阴极阵列的制备工艺参数，得到较好形貌阵列阴极并测试了阵列阴极的场发射性能。本文利用电子束蒸发制备的阵列阴极形貌良好，发射特性符合金属场发射 F-N曲线，栅极电压占空比为30％，电压约为97V，交流发射电流密度可达到0.75A/cm2。