И.П. Жеребцов - Основы электроники (1115520), страница 96
Текст из файла (страница 96)
Рассмотрим основные типы светомодулирующих дисплеев. Жидкокристаллические дисплеи (ЖКД) потребляют малую мощность, дают хорошую видимость изображения даже при высоком уровне внешней освещенности, имеют низкую стоимость, бывают малого (например, в часах) и большого размера. Электрохромные дисплеи (ЭХД) основаны иа использовании электрохромного эффекта, который заключается в том, что некоторые вещества под действием электрического поля или при прохождении тока изменяют свой цвет. В качестве электрохромного вещества чаще всего применяют триоксид вольфрама %Оз.
Его пленка под напряжением приобретает синий цвет. Для этого требуется напряжение всего лишь 0,5— 1,5 В. При перемене полярности напряжения пленка приобретает исходный цвет. Эти дисплеи потребляют небольшую мощность и обладают «памятью», т.
е. сохраняют цветное изображение некоторое время (минуты и даже часы) без потребления мощности. Так как ЭХД на %Оз имеют ряд недостатков, в частности невысокое быстродействие и небольшой срок службы, то ведутся разработки таких дисплеев на других веществах. Электрофорезные дисплеи (ЭФД) основаны на явлении электрофореза, который состоит в том, что под действием электрического поля в жидкости перемещаются взвеШенные частицы (например, частицы пигмента в окрашенной жидкости), притягиваясь к какому-то электроду или отталкиваясь от электрода в зависимости от знака потенциала, Жидкость выбирается с хорошими диэлектрическими свойствами для уменьшения потребляемого тока.
Пигмент выбирается по цвету резко отличным от жидкости. Напряжение для ЭФД составляет десятки вольт. Срок службы может достигать десятков тысяч часов. В течение этого срока могут происходить десятки миллионов переключений. Быстродействие ЭФД невысокое. 21.7. КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ О РАЗЛИЧНЫХ ГАЗОРАЗРЯДНЫХ ПРИБОРАХ Помимо рассмотренных газоразрядных приборов в РЭА встречаются и некоторые другие. Так, например, для счета импульсов предназначены приборы тлеющего разряда декатроны с большим числом катодов, расположенных по окружности. Приходящие импульсы переводят разряд с одного катода на следующий. По свечению одного из десяти индикаторных катодов определяется число импульсов.
Каскадное включение нескольких декатронов позволяет отсчитывать не только единицы импульсов, но также десятки, сотни, тысячи и т. д. Это достигается тем, что при разряде около десятого катода декатрона, считающего единицы импульсов, передается импульс на следующий декатрон, считающий десятки импульсов, и возникает свечение на первом катоде, и т. д. В настоящее время счетные устройства с цифровыми индикаторами вытеснили декатроны. Среди приборов дугового разряда следует отметить газотроны, представляющие собой мощные диоды с термоэлектронным катодом, наполненные инертным газом или парами ртути.
Они предназначены для выпрямления высоких напряжений и больших токов, причем падение напряжения на самих газотронах всего лишь 10 — 30 В. В качестве мощных выпрямителей служат также ртутные вентнли и экснтроны с одним или несколькими анодами, имеющие жидкий ртутный катод с электростатической эмиссией. Более совершенные ртутные вентили — игнитроны имеют также ртутный катод и дополнительный пусковой электрод, облегчающий возникновение дугового разряда.
Широко применялись для выпрямления, в схемах автоматики и во многих других устройствах тиратроны дугового разряда. Это газонаполненные триоды с термоэлектронным катодом. У них, так же как и у тиратронов тлеющего разряда, сетка теряет свое управляющее действие после возникновения дугового разряда, т.
е. она может только удерживать тиратрон в запертом состоянии и отпирать его. В некоторых тиратронах имеется еще экранирующая сетка. Изменяя напряжение на ней, можно изменять напряжение возникновения разряда. На тиратронах дугового разряда работают управляемые выпрямители, в которых выпрямленное напряжение регулируется изменением напряжения управляющих сеток тиратронов. Расход мощности на процесс управления в цепях этих сеток очень небольшой, и за счет этого получается высокий КПД.
Специальные импульсные тиратроны дугового разряда служат для получения кратковременных импульсов большой мощности. Одна из разновидностей тиратронов дугового разряда — таситроны, в которых благодаря особой конструкции сетка управляет не только возникновением, но и прекращением разряда. Оригинальным прибором является аркаерон, представляющий собой тиратрон дугового разряда, в котором катод нагревается не током, а за счет ионной бомбардировки.
Все эти газоразрядные приборы весьма инерционны и поэтому непригодны для высоких частот, так как процесс рекомбинации после выключения (запирания) прибора требует значительного времени. Приборы с инертными газами могут работать на частотах в десятки килогерп„ а приборы с ртутными парами — на гораздо более низких частотах. ГЛАВА ДВАДЦАТЬ ВТОРАЯ ФОТОЭЛЕКТРОННЫЕ ПРИБОРЫ 22.1. ФОТОЭЛЕКТРОННАЯ ЭМИССИЯ Фотоэлектронная эмиссия, называемая иначе вненгинм фотоэффвктом, представляет собой электронную эмиссию под действием электромагнитного излучения. Эмитирующий электрод при этом называют фотоэлектронным катодом ('фотокатодом), а испускаемые им электроны — фотоэлектроиамн. Начало изучения фотоэлектронной эмиссии относится к 1886 г., когда немецкий ученый Г.
Герц заметил, что напряжение возникновения электрического разряда между электродами снижается, если осветить один из этих электродов. Это явление с 1888 г. стал исследовать профессор Московского' университета А. Г. Столетов. Он установил важные свойства внешнего фотоэффекта, но не мог его объяснить, так как в то время еще не были известны электроны, Рассмотрим законы и характерные особенности фотоэлектронной эмиссии. 1. Закон Столетова. Фототок Зе, возникающий за счет фотоэлектронной эмиссии, пропорционален световому потоку Ф: 1 =ЗФ, 122.1) где 3 — чувствительность фотокатода, выражаемая обычно в микроамперах на люмен.
Если поток Ф монохроматичен, т. е. содержит лучи только одной длины волны, то чувствительность называют монохроматнческой и обозначают Зь Чувствительность к потоку белого (немонохроматического) света, состоящего из лучей с разной длиной волны, называют интегральной и обозначают Зе 2. Закон Эйнштейна. Еще в 1905 г. А.
Эйнштейн установил, что при внешнем фотозффекте энергия фотона йч превращается в работу выхода И"о и кинетическую энергию вылетевшего электрона: йч = И'о + 0,5то', (22.2) где т и о — масса и скорость фото- электрона; ч — частота излучения; й— постоянная Планка, равная 6,63 х х 10 зл Дж с Напомним читателю, что электромагнитное излучение имеет двойственную природу.
С одной стороны, это электромагнитные волны, характеризуемые длиной 1. и частотой ч. А с другой стороны, излучение можно рассматривать как поток частиц — фотонов, обладающих энергией Нч. Закон Эйнштейна говорит о том, что энергия фотона йч передается электрону, который затрачивает на выход из фотокатода энергию И'о, а разность йч — И'о представляет собой энергию вылетевшего электрона. 3.
Для внешнего фотоэффекта существует так называемая красная, илн длинноволиовал, граница. Если уменьшать частоту излучения ч, то при некоторой частоте чо фотоэлектронная эмиссия прекращается, так как на этой частоте йчо = И'о и энергия фотоэлектронов становится равной нулю. Частоте соответствует длина волны Хо = с/чо, где с = 3 10' м/с. При ч < чо или Х> Хо фотоэлектронной эмиссии не может быль, так как Лч ( Йчо, т. е. энергии фотона недостаточно даже для совершения работы выхода.
4. Для фотоэффекта характерна малая инерционность. Фототок запаздывает по отношению к излучению всего лишь на несколько наносекунд. Фотокатоды иногда характеризуются отношением числа фотозлектронов к числу фотонов, вызвавших эМиссию. Этот параметр получил название квантового выхода электронов. Если бы каждый фотон вызывал выход одного электрона, то квантовый выход равнялся бы единице. Но ббльшая часть фотонов не участвует в создании фототока: часть фотонов имеет длину волны больше ).о, часть проникает глубоко в катод и рассеивает там свою энергию, нахонеп, часть фотонов отражается от поверхности катода. Обычно квантовый выход не превышает 2%. Работа выхода И'ь и граничная длина волны 3о для некоторых элементов приведены ниже: Сс К БЬ Ос йй ЬРо эВ .
. . .1,9 2,3 4,0 4,4 4,8 Хь, мкм....0,66 0,55 0,3! 0,28 0,21 Спектру видимого излучения соответствуют длины волн 0,38 — 0,78 мкм, и, как видно из приведенных данных, часть лучей может вызвать фотоэлектронную эмиссию лишь из цезия и калия. Поэтому фотокатоды обычно делают не из чистого металла. Так, например, широко применяемый оксидноцезиевый фотокатод, состоящий из серебра, оксида цезия и чистого цезия, имеет уменьшенную работу выхода, и для него 3о — — 1,1 мкм. Чувствительность фотокатода зависит от длины волны излучения. Эта зависимость 5 = ) (Х) называется снеюиралыюй характеристикой и может быть двух видов (рис. 22.1).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
