Гусев - Электроника (944138), страница 34
Текст из файла (страница 34)
стане(. мецьшизп ~1 . При ! зд оппдн. ! дязжхтоя яа зпд т р, ! а дряд прекра(цается, (.)днако напряжение в емкостях С1 и С2 продолжает повышаться вследствие тока темпового разряда. По окончании разряда падение напряжения на газовом промежутке несущественно отличается от нуля. Напряжение бг направлено навстречу напряжению Г, (рис. ЗЗ, и). В момент времени (3 полярность напряжения питания изменяется на противоположную и к электродам оказывается приложенной сумма напряжения поддержания разряда (уп и напряжения на емкостях С1, С2 (г1„ + (1,) (рис.
3,3. а). Если 1!я„+1;~ Г„ж, то произойдет новый разряд и вспышка света, а емкости С1 и С2 опять перезарядягся. При следующем изменении полярности произойдет новая вспышка и перезарядка емкостей и т. д., причем в начальный момент времени значение напряжения на емкостях С1, С2 несколько меняется ! ! с г адрон -(! 6 а! япрон гг г) н (! 4 лгпи Г ((пр ппп а! Рнс 34 Форма напряжения лзя пажи~поня (и) и ~ап!ения (Л) татара!рядно~о источника нз ~ученая псрсхгспао1о тока (54 а после нескольких циклов наступает равновесный режим, который характеризуется постоянным изменением заряда на емкостях от цикла к циклу.
Это имеет место в том случае, когда значение приложенного напряжения, обеспечившего зажигание, больше определенного значения, называемого м ини мал ьным импульсом записи. Включенный газонаполнеп~ый источник излучения переменного тока генерирует световые импульсы, которые воспринимаются глазом как непрерывное свечение, причем в промежутках времени между импульсами напряжения поддержания разряда ячейка «помнит» о включенном состоянии. Для того чтобы прекратить разряд, необходимо подать дополнительное напряжение, которое уменьшило бы заряд на емкостях С! и С2 так, чтобы С~,+ С'„,< 11„. Тогда значение напряжения поддержания разряда будет недостаточным для очередного разряда ячейки и она гаснет, переходя во второе стабильно выключенное положение.
Это может быть выполнено с помощью дополнительного импульса (импульса стирания), уменьшающего заряд на емкостях С'!, С2, приложенного, например, т ак, как показано на рис. 3.4, о. Длительность стадии выключения обычно меньше 1 мкс. Таким образом, газонаполненный источник излучения переменного тока имеет два устойчивых состояния — вклоченное и выключенное (имеет бистабильную характеристику) — и сохраняет память о своем исходном состоянии. Напряжение, поддерживаюьцее разряд, может иметь другую форму, например синусоидальную. Частота изменения напряжения обычно берется в несколько десятков кГц.
Длительность фронтов зажигающих импульсов желательно иметь менее 1 мкс. Газоразрядные лампы работают при токах в диапазоне от единиц до десятков миллиампер и напряжениях, больших 50 — 60 В. Яркостная характеристика В=Д1) у приборов постоянного тока близка к линейной в широком диапазоне значений токов. Эти приборы имеют невысокую временную стабильность параметров и значительные габарит'ы. Микро- миниатюризация газоразрядных источников света затруднена. позтому они плохо совместимы с интегральными микросхемами, по успешно используются в составе устройств отображения информации.
Оба типа излучателей, особенно лампы накаливания, достаточно широко используются в низкочастотных оптоэлектронных цепях, несмотря на их существенные недостатки. Электролюминесцентные управляемые источники света в настоящее время считаются наиболее перспективными. Лн>мивегце~щпл — зто световое излучение, превьппающее тепловое излучение при той же температуре и имеющее 155 длительность, значительно превышаюшую пе~зиоды излучений в оптическом диапазоне спектра (более 1О ~ с).
Для возникновения люминесценции в каком-либо теле, в .гом числе и в полупроводнике, необходимо привести его с помощью внепзних источников энергии в возбужденное состояние, т. е, в состояние, при котором его внутренняя энергия превышает равновесную при данной температуре. Если источником внешней энергии является свет, то наблюдается ф о т о л ю м и н е с ц е н ц и я. При возбуждении тела быстрыми электронами (или другими частицами) возникает к а т о д о л ю м и н е с ц е н ц и я.
При воздействии электрического поля или тока появляется электролюминесценция. Люмннесценция характеризуется достаточно длительным свечением после того, как действие возбуждающего фактора прекратилось. Это обусловлено ~ем, что акты поглощения квантов возбуждающей энергии отделены по времени от актов излучения. В итоге излучение при люминесценции является некогсрентным и имеет достаточно широкий спектр. 'Электролюминесценция в полупроводниковых элементах оптоэлектроники может быть вызвана как электрическим полем, так и током. При воздействии электрического поля на полупроводники, называемые л ю м и н о ф о р а м и, возникает ударная ионизация их атомов электронами, ускоренными электрическим полем, а также эмиссия электронов нз центров захвата, Вследствие этого концентрация свободных носи~елей заряда превысит равновесную и полупроводник окажется в возбужденном состоянии. Возбуждение электрическим током обычно происходит в тех полупроводниках, где созданы электрические переходы.
Избыточная концентрация носителей заряда в них обеспечивается илн за счет ннжекции неосновных носителей заряда под действием внешнего источника напряжения, или за счет лавинного и туннельного пробоев, возникающих под воздействием внешнего напряжения, приложенного в обратном направлении. К электролюминесцентным источникам света обычно относят порошковые, сублимированные, монокристаллические фосфоры, у которых в сильных электрических полях возникает элекгролюминесценция, а также инжекционные диоды, излучение которых обусловлено интенсивной рекомбинацией в результазе инжекции через р-л-переход неосновных носителей заряда. !1о эффективности (при комнатной температуре) электролюминесцентные источники света, за редким исключением, уступают лампам накаливания и газоразрядным источникам света.
Однако онн имеют и ряд существенных преимуществ: технологичность, высокое быстродействие, большой срок службы, надежность в эксплуатации, микроминиатюрность исполнения, высокую монохроматичность излучения. ние, другая (в основном электроны) уносится полем к концу кристалла. В результате при неиз- г менном приложенном па- > й) пряжении ионизированные центры излучательной рекомбинации и свободные электроны оказываю гся разнесенными в пространстве и излучение отсутствует.
Если напряжение выклк>чиль, то Онек В1 Рис. Зль Электро номинеснс>п ноя коннснса- Элекнтрол>оминег>гентнь>е конденсаторы (рис. 3.5, о) представляют собой многослойную структуру, состоящую иэ подложки ), на которую последовательно нанесены проводящий слой 2, служащий нижним электродом, слой люминофора 3, защитный слой 4 и верхний электрод 5.
Между всрхним и нижним электродами создается электрическое поле, возбуждающее электролюминесценцию электролюминофора. Если выход света осуществляется со стороны подложки. то последнюю выполняют прозрачной (стекло, слюда, кварц). В этом случае проводящее покрытие также должно быть прозрачным. При этом используюг оксиды различных металлов: ВпО,, 1и О,, Ое)0 и др. В качестве электролюминофоров используют фосфоры, среди которых особое место занимают соединения элементов третьей и пятой групп периодической системы элементов (так называемые соединения типа Ап'В') с примесями из элементов шестой и четвертой групп. В первую очередь это соединения цинка и кадмия с серой и селеном: к.пЯ, к.пЯе, к.пббе, ОаАз — Бар, ОаАв — А!Аз и др.
Условное обозначение электролюминесцентных конденсаторов дано на рис. 3.5, с>. Характеристики электролюминесцентного конденсатора зависят от конструкции и материала люминофора. Г1оследний представляет собой либо комплекс из мелкодисперсного порошка фосфора, взвешенного в диэлектрике (порошковые фосфоры), либо тонкую однородную поликристаллическую пленку, полученную испарением в вакууме (сублимат фосфора). В первом случае из-за наличия диэлектрика электролюминесцентный конденсатор может работать только на переменном напряжении.
При этом рабочие напряжения достаточно высокие (50 — 300 В), так как размеры зерен не позволяют получить толшину меньше 40 . 100 мкм. Предпола> ается, что при скачкообразном воздействии напряжения в микрокристаллах за счет ударной ионизации полем создаются свободные носители заряда. Одна часть из них успевает рекомбинировать. вызвав при этом излуче- свободные электроны возвратятся к ионизированным центрам, произойдет рекомбинация и вновь появится излучение.
В случае сублимата фосфора возможна работа на постоянном токе. Из-за малой толщины пленок рабочие напряжения лежат в пределах 2 -2,5 В. Высвечивание в зависимости от типа фосфора и примесей лежит в видимой области спектра в диапазоне от 450 нм (голубое свечение) до б00 нм (желто-оранжевое свечение). Крутизна вольт-яркостной характеристики (рис. 3.5, в), оцениваемая кратностью изменения яркости при уменьшении напряжения на ячейке в два раза от номинального, довольно велика (500 †10 для сублимата фосфора и 20 в 25 для порошковых фосфоров).
Электролюминесцентные конденсаторы характеризуются низкой стабильностью и малым сроком службы, что обусловлено явлениями старения (при постоянном напряжении возбуждения яркость высвечивания электролюминесцентного конденсатора уменьшается со временем). Если срок службы оценивать временем, за которое яркость уменьшится в два раза по сравнению с исходной, то для порошковых фосфоров оно составит 10' - 10" ч, а для сублимата фосфора — 300 — -500 ч. Инерционность электролюминесцентных конденсаторов довольно значительна (время разгорания и затухания ! 0 10 4 с). Области применения таких конденсаторов — усилители и преобразователи излучения с большим коэффициентом усиления, малогабаритные индикаторные экраны и табло, логические элементы и другие низкочастотные цепи.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
