Самохвалов М.К. Элементы и устройства оптоэлектроники (2003) (1095923), страница 17
Текст из файла (страница 17)
Практически яркость свечения катодолюминесцентных устройств непревышает 200-700 кд/м2, при этом рабочий диапазон изменения плотности тока составляет 0,5-20000 мкА/см2.Основные потери энергии при катодолюминесценции связаны с тем, что возникающие в люминофоре горячие электроны и дырки быстро (за 10-12 с) теряютчасть энергии, превращаясь в обычные тепловые электроны зоны проводимостии дырки валентной зоны. Доля энергии, переходящей при этом в тепловые колебания решетки, довольно велика и составляет 65-70% от всей энергии. Такимобразом, энергетический выход катодолюминесценции вряд ли может превышать ηе = 0,35; реально достижимые значения ηе составляют0,2-0,25 (люминофор ZnS: Cu).Яркость, энергетический выход, цвет свечения зависят от химического состава люминофора.
В качестве примера можно привести некоторые из тех, которые выпускаются для цветных телевизионных кинескопов: люминофоры на основе ZnS:Ag (цвет свечения синий), ZnCdS:Cu, Al (цвет свечения зеленый),Y2О3:Eu (цвет свечения красный). Яркость свечения соответствующих устройств составляет 50-300 кд/м2. В вакуумных люминесцентных индикаторахиспользуют кристаллофосфоры на основе оксида и сульфида цинка (ZnO:Zn,ZnS:Ag, ZnS:Cu+ZnО) диоксида олова (SnO2:Eu), смесь SnO2 и Y2O3S:Eu, а также некоторые другие.
Эти люминофоры характеризуются низким потенциаломначала катодолюминесценции (для ZnS он равен 6-7 В, для ZnCdS - 4-5 В), поэтому общее напряжение, прикладываемое к таким индикаторам, не превышает50-70 В. Яркость при этом может быть довольно велика (до 1000 кд/м2).От состава люминофора зависит и время послесвечения устройства: оно может составлять от 10 мкс до нескольких минут (у электронно-лучевых трубок сдлительным послесвечением, используемых в запоминающих осциллографах).Вакуумный люминесцентный индикатор (ВЛИ) представляет собой вакуумный прибор диодной или триодной конструкции.
Наиболее распространеннойявляется триодная конструкция, состоящая из катода прямого накала, сетки и74нескольких анодов, покрытых низковольтным люминофором, заключенных ввакуумный баллон (рис. 50.).Рис. 50. Устройство вакуумного люминесцентного индикатора: 1 – катод, 2 –сетка, 3 – экран, 4 – подложка, 5 – люминофор, 6 – анод.Функции анода выполняют несколько электродов, покрытых люминофором.Электроны, вылетая с катода 1, имеющего температуру 900-1000 К, ускоряютсяэлектрическим полем сетки 2 и сегментов анода 6.
Достигая этих сегментов,электроны возбуждают люминофор 5, вызывая его свечение. Для управленияиндикатором напряжение подается лишь на те сегменты анода, которые формируют требуемое изображение. Остальные сегменты находятся под тем же напряжением, что и катод; электроны, отражаясь от них, попадают на экран 3, соединенный с сеткой. На этот же экран попадает та часть электронов, которая недостигает положительно заряженных сегментов анода.
Сетка 2 необходима длятого, чтобы поток электронов в области анода был более равномерным, ее потенциал обычно равен потенциалу анода. В исходном состоянии, когда управляющее напряжение не подано, для предотвращения нежелательного свечениясетка имеет отрицательный потенциал на несколько вольт ниже, чем катод. Всюсистему электродов вместе с подложкой 4 помещают в вакуумированный стеклянный баллон.Применение в вакуумных люминесцентных индикаторах катодолюминофоров разных типов позволяет получать свечение от синей (ZnS:Ag+In2O3) докрасной (ZnCdS:Ag+In2O3) областей спектра. У некоторых люминофоровспектр излучения оказывается зависящим от ускоряющего напряжения, прибольших энергиях первичных электронов возбуждаются более глубокие центрысвечения. Так, при увеличении анодного напряжения от 20 до 60 В цвет свечения индикаторов с SnO2:Еu и ZnS:Cl,Ag - люминофорами меняется от оранже-75вого до желто-зеленого.
На практике наибольшее распространение получилсравнительно дешевый люминофор на основе ZnO:Zn, дающий интенсивноеизлучение в сине-зеленой области спектра (максимум спектра соответствуетдлине волны 510 нм). Применение специально подобранных светофильтров позволяет несколько разнообразить цвет свечения индикаторов.В индикаторах на керамической либо стеклянной изолирующей плате нанесены аноды и токоведущие шины, обеспечивающие вывод на контактные площадки. Аноды, называемые анодами-сегментами, могут иметь различную форму.
Они могут быть в виде круглых или квадратных элементов матриц и мозаик, в виде штрихов, шкал, цветовых полей и мнемосхем.Вакуумные люминесцентные индикаторы характеризуются знакосинтезирующим способом формирования изображения из упомянутых выше анодов,являющихся светоизлучающими элементами (СИЭ). В цифровых индикаторах вкачестве СИЭ используются вытянутые сегменты специальной формы. Наборсегментов образует на информационной (анодной) плате прибора некоторуюобобщенную фигуру - пилигримму.
Из семисегментной пилигриммы можносинтезировать любую цифру, восемнадцатисегментная - позволяет отобразитьлюбую букву латинского и русского алфавитов, то же позволяет и тридцатипятиточечная матрица. Графические информационные модели формируются наточечных элементах отображения. Видимое изображение в индикаторе создается одновременным высвечиванием нескольких светоизлучающих элементов,каждый из которых имеет самостоятельное управление.Для формирования светоизлучающих элементов и токопроводящих шин в зависимости от информационной емкости индикатора используется многослойная трафаретная печать либо прецизионная фотолитография. Обе технологиибазируются на процессах, принятых в массовом производстве толстопленочныхи тонкопленочных гибридных интегральных схем.
Сетки изготавливаются методом химического фрезерования из металлической фольги. Оксидный катодпредставляет собой тонкую вольфрамовую нить, покрытую тройной смесьюокислов BaO, SrO, CaO. Технологии вакуумной обработки материалов, герметизации, откачки, формирования параметров вакуумных люминесцентных индикаторов базируются на процессах, широко используемых в массовом производстве электровакуумных приборов.По виду отображаемой информации и способам управления вакуумные люминесцентные индикаторы можно разделить на две группы: цифровые, буквенно-цифровые сегментные, шкальные, знаковые (мозаичные) индикаторы со статическим управлением; матричные индикаторы (экраны) с динамическим(мультиплексным) управлением.Статическое управление обычно используется для одноразрядных индикаторов.
Каждый электрод индикатора (аноды-сегменты, сетка, катод) отдельноподключается к источникам питания (постоянного или импульсного напряжения для анодов и сетки). Управление может осуществляться по любой из трехцепей.В динамическом режиме управления могут работать как одноразрядные, так76и многоразрядные индикаторы. Режим характеризуется тем, что соответствующие аноды-сегменты каждого одноразрядного индикатора и каждого знакоместа в многоразрядных индикаторах имеют общее подключение к источникампитания (импульсного напряжения). Управление осуществляется по цепям сетки и анодов. При этом по цепям сетки производится включение выбранного индикатора (знакоместа), а по цепям анодов - включение анодов-сегментов в выбранном индикаторе.Эффект низковольтной катодолюминесценция (HBKЛ) вот уже на более чемдвух десятилетий с успехом используется в вакуумных люминесцентных индикаторах (ВЛИ) – приборах, получивших широкое распространение во многихклассах видеотерминальных устройств.
Они применяются в качестве цифровыхи буквенно-цифровых дисплеев в АСУ и диспетчерских пультах, электронныхкалькуляторах и часах, системах единого времени телецентров, морских судов.Их используют в качестве аналого-цифровых и мнемонических дисплеев в автомобилях, самолетах, космических кораблях, в видео- и аудиомагнитофонах,лазерных проигрывателях, тюнерах и телевизорах. Созданы полноформатныенизковольтные экраны для отображения универсальной знакографической информации.Эффективность использования вакуумных люминесцентных индикаторов вустройствах, построенных на современных интегральных схемах (ИС), определяется комплексом их функциональных и потребительских свойств.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
