Джакония В.Е., Гоголь А.А., Друзин Я.В. Телевидение (4-е издание, 2007) (1143036), страница 27
Текст из файла (страница 27)
Чернышову, который высказал ее в 1925 г. Однако первые эксплуатациовпыс образцы таких трубок появились лишь в 1950 г., после того как были разработаны и технологически освоены малоинерционные полупроводниковые фоточувствительные слои, изменяющие электрическую проводимость под действием падающего светового потока. Это изменение проводимости происходит в результате увеличения энергии отдельных электронов вещества за счет поглощения энергии излучения и нарушения связи этих электронов с ядром своего атома. При этом электроны не покидают вещество, как при внешнем фотоэффекте, а остаются внутри него, переходя из заполненной зоны в зону проводимости, в результате чего значительно изменяется сопротивление вещества.
Возбужденный светом электрон спустя некоторое время рекомбинирует— возвращается в заполненную зону, скорость рекомбинации возрастает по мере увеличения концентрации фотогенерированных электронов. Посколысу скорость генерации носителей постоянна при неизменном потоке излучения, а скорость рекомбинации возрастает, через определенные промелсутки времени интенсивность рекомбинации становится равной интенсивности генерации новых фотоэлектронов. Наступает равновесное состояние, характеризующееся стационарным значением проводимости.
При прекращении освещения носители тока рекомбинируют не мгновенно, поэтому фотопроводимость сохраняется еще спустя некоторое время. Это означает, что нарастание и спад фотопроводимости происходят не мгновенно, а являются процессамн инерционными. Инерционность фотопроводника зависит от его химического состава, конструкции, а так ке от значения воздействующего на фоишроподннх светового потока.
Фототок т, обусловленный внешним 115 'тАСТЬ П. Прннпнпы построения преобразователей фотоэффектом, связан с освещенностью Е: где И вЂ” коэффициент пропорциональности: ~3 — величина, зависящая от химического состава и конструкции фотопроводника, ее значение обычно лежит в пределах 0,5...1. Фототок прп внутреннем фотоэфс)>ектс зависит от спектрального состава воздейству>ощего излучения. Энергия светового излучения Ии должна быть достаточной для перевода электрона из заполненной зоны в зону проводимости. Длина волны, при котороИ начинается фотоэффект, называется красной границей фотоэффекта, По мере уменьшения длин волн и соответственно увеличения Йи излучение воздсбствует на все большее число электронов заполненной зоны, и фогоэффект усиливается.
Конкретные спектральные характеристики фотопроводящих мишенеИ определяются свойствами вещества с.чоя и конструктивными особенностями фотомишени. Конструкция н принцип действия. Видикон отличается про- стотоИ конструкции, небольшими размерами и массоИ и является вы- соконадежноИ и дешевой передающей трубкой. Трубки типа видикон (рис. 6.1,а) содернсат два основных узла: фотомишень и электрон- ныИ прожектор, создающий коммутирующий пучок. Фотомишень 1 состоит из фотослоя и сигнальноИ пластины.
Последняя представляет собой тонкий проводящий прозрачныИ слой золота, платины илн окиси олова, нанесенный на внутреннюю поверхность стеклянноИ пластины (планшайбы). Прозрачность сигнальной пластины превышает 90 %, Поверхностное сопротивление 200 Ом см. Выводом сиг- нэльноИ пластины служит металлическое кольцо, вваренное между планшайбоИ и колбоИ трубки.
На сигнальную пластину испарением в вакууме нанесен фотослоИ толщиноИ 1...3 мкм из материала, обладающего фотопроводимостью, в качестве которого используются соединения сурьмы, селепа, мышьяка, серы. Материал, из которого изготовлена мишень, а такясе его толщина определяют чувствительность, спектральную характеристику и инерционность видикона. Поэтому выбор материала полупроводника зависит от тех характеристик, которыми должен обладать конкретный тип видикона, т.е.
от назначения передающеИ трубки. Электронно-оптическая система видикона содержит электрон- пыИ прожектор и мелкоструктурную выравнивающую сетку 5, помещенную перед фотомншенью. Прожектор состоит из оксидного подогрсвпого катода 2, управляющего электрода 3, первого 4 и второго 5 анодов. Второй анод создает эквипотепциальную область, в которой >яущгствляются фокусировка и отклонение развертывающего луча. По>п пцп и> выравнивающсИ сетки 6 в 1 5-2 раза превышает напряжепш второго анода. что обеспечивает подход электронов ко всеИ понгрхпостн с)>отомишени под прямым углом.
Это позволяет иметь рави»е>г1п>ую фокусировку луча и одинаковый нсходныИ потенциал на ГЛАВА б. Телевизионные преобразователи свет — сигнал а) б) Рис. 6.1. Видикон: а — устроиство трубки; б — эквивалентная схема мишени всей поверхности мишени, что является одним из условий получения равномерного сигнала по полю изображения. Фокусировка, отклонение и коррекция траектории развертывающего луча осуществляются внешней магнитной системой, состоящей из длинной фокусирующей ФК, отклоняющих ОК и корректирующих КК катушек. Процесс образования сигнала изобржкения в видиконе может быть пояснен с помощью его эквивалентной схеляы (рис. 6.1,б). На этой схеме каждый элементарный участок фотопроводящей мишени представлен в виде емкости Сы конденсатора, образованного элементами сигнальной пластины и правой стороны мишени.
Емкость шунтирована резистором, сопротивление Л, которого изменяется в зависимости от освещенности этого участка. При проекции на мишень трубки оптического изобра.кения распределение освещенности на ее поверхности вызовет соответствующее распределение сопротивлений, т.е. рельефу освещенности мишени будет соответствовать рельеф сопротивлений. Темповое удельное сопротивление фотопроводника может быть очень велико (порядка 10та Ом см). При максимальном освещении сопротивление мишени уменьшается примерно в 100 раз. При «развертке» фотомишени коммутирующим (считывающим) лучом ее поверхность приобретает потенцнал, определяемый режимом бомбардировки аяишени. Трубка может работать в режиме медленных и быстрых электронов.
Чаще используется режим медленных электронов. В режиме развертки медленными электронами потенциал правой стороны фотомишени приобретает в момент коммутапии потенциал катода. Потенциал сигнальной пластины поддерживается постоянным, поэтому «под лучоля» элементарные конденсаторы С, заряжаются до напряляения 11,„.
При проекции на мишень оптин ского изображения сопротивления В, шунтирующне элементарные конденсаторы С, изменяются, так как В, = )'(Е,), где Е, — освещен'- шнть эл< ментарного участка. При этом наиболее освещенным элеан нтлм л~ишени соответствует наименьшее сопротивление и, наобо- 130 «4АСТЬ П. Принципы построения преобразователей рот, темным участкам мишени — наибольшее сопротивление. В период ме'кду двумя коммутациями (длительность кадра) конденсаторы С, разряжаются через резистор В с постоянной времени тр — — С,Л,. Чем сильнее освещен участок мишени, тем меньше В и быстрее разряжается С,. При этом потенциал обкладок конденсаторов С,, обращенных к лучу, увеличивается, приближаясь в пределе (в наиболее освещенных участках мишени) к потенциалу сигнальной пластины. На неосвещенных участках мишени он остается практически равным нулю.
Таким образом, на поверхности мишени, обращенной к лучу, создается потенциальныИ рельеф — распределение потенциалов, соответствующее распределению освещенности по поверхности мишени. Телевизионный снппзл образуется при последовательном прохождении (коммутацнн) участков поверхности мишени электронным лучом, выравнившощим потенциальный рельеф, образовавшийся на правой стороне мишени. Прн этом на освещенных участках мишени, имеющих более положительныИ потенциал, освлсдается значительная ~эсть электронов. А от неосвещенных участков поверхности мишени, потенциал которых примерно равен нулю, электронный луч, отразившись, возвращается обратно. Выравнивание потенциального рельефа приводит к дозаряду элементарных конденсаторов С,.
Причем ток дозаряда протекает в цепи сигнальноИ пластины через В„ и Се в направлении, указанном стрелкой (см. рис. 6.1,6), и является током сигнала. Освещенным, слабо освещенным и неосвещенным участкам мишени будут соответствовать разные токи дозаряда, которые, протекая через В.„, прн последовательной коммутации участков мишени электронным лучом, образуют сигнал изображения. Характеристики вндикона. Спектральная характеристика видикона определяется свойствами фотомишени.
Имеются видиконы, чувствительные к инфракрасному, видимому, ультрафиолетовому и рентгеновскому излучениям. Спектральные характеристики некоторых типов видиконов изображены на рис. 6.2. Здесь 5(Л)— спектральная чувствите.льность трубки, определяемая как отношение тока сигнала г,(Л) к его максимальному значению з,(Л) „,, Световая характеристика видикона определяется зависимостью фотопроводимости мишени от ее освещенности: Л = у(Е) и зарядом элементарного конденсатора С,. Заряд при прочих равных условиях завнсит от напряжения на сигнальной пластине Ус„, в связи с чем световые характеристики видикона обычно приводят для различных значений У,„(рис.
6.3). Приведенные на рис. 6.3 характеристики соответствуют максимальной чувствительности (при У,„1), среднеИ чувствительности (У,„з) и минимальпоИ чувствительности, обычно используемоИ в телекннопроекцни (Усез). Из рисунка следует, что зависимосты, = ДЕ) для трубки видикон нелинейна, причем не1инсйность различна для различных напряжений на сигнальной' изшсзпне В приведенном примере у изменяется в пределах 0,6...0,8.
ГЛАВА 6. Телевизионные преобразователи свет — сигнал 5,% 100 н, икд 0,3 0,2 0,1 0,05 80 60 40 20 0,02 0,01 нь1 0,1 0,2 1 2 10 20 100200 Е, лк 0 350 400 450 500 550 600 650 700 Л, Рис. 6.2. Спектральные ха- рактеристики видиконов. 1 — ЛИ-421; 2 — ЛИ-418; 3— ЛИ-426 Рис. 6.3. Световые характеристики виднкона ЛИ -415 прн различных напряжениях на сигнальной пластине 11Ггю > У, з > У,„з) Световая характеристика видикона мало зависит от характера распределения освещенности на мишени и позволяет обеспечить высокий контраст изображения. Передача информации о средней яркости. При коммутации мишени медленными электронами видиков воспроизводит информацию о средней яркости изобрангения, так как уровень сигнала во время обратного хода луча соответствует уровню черного.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
