Файл: Прикладная электролюминесценция..pdf

вышение вызвано наличием емкостного делителя Сн—С с коэффициентом передачи 1—т.) Следовательно,

женное к ЭЛК. Поэтому индекс т обычно опускают.

Это выражение "позволяет вычислить значение напряже­ ния на ЭЛК в зависимости от параметров нелинейного слоя (R0 и а) и возбуждающего напряжения (17 и т).

Для анализа работы экрана с нелинейным слоем не­ обходимо определить величину. 6 при напряжении, рав­ ном U и 217. В этом случае выражение (6.166) можно представить в виде двух уравнений:

Здесь 0 1 = 0(17) и 02= 0(217), а также учтено, что сопро­

тивление Ro при удвоении напряжения меняется в 2“ раз. Отношение 02/0i= X/2 определяет контрастность экрана, и поэтому решение уравнений (6.17а) и (6.176) позволяет установить связь между X и остальными па­ раметрами.

Допустив незначительные погрешности, можно существено упростить решение задачи. Так, например, в урав­ нении (6.176) при 02=0,5, 1, а^З-г-4 вторым чле­ ном можно пренебречь и пользоваться более простым соотношением

Уравнение '(6.17а) также упрощается, если ввести новую переменную Ф=01 + т— 1. Тогда уравнение (6.16) прини-

261

мает симметричный вид:

Уравнения (6.18) и (6.20) понадобятся в гл. 8. Здесь

рования толщины нелинейного слоя или величины прило­ женного напряжения. Увеличение Толщины нелинейного слоя в несколько раз уменьшает во столько же раз гра­ диент напряжения в слое. Поэтому связь между толщи­ ной б и сопротивлением Ro выражается формулой

Толщину б следует выбирать так, чтобы не уменьшить значения т ниже допустимой величины.

Таким образом, введение нелинейных сопротивлений меняет X от 2 (отсутствие нелинейных сопротивлений) до 4—7. Рассмотрим, какое влияние это оказывает на

(Здесь предполагается, что полное напряжение на ячей­ ке должно быть в два раза выше.) При прежних значе­ ниях b, a, N, £/эл и Х = 4 из этой формулы следует, что /(=300. Это позволяет увеличить число элементов раз­ ложения изображения. Даже при телевизионной четко­ сти получим /(= 1 5 . Однако яркость свечения будет

262

мала, гак как каждый элемент светится только 1/500 000 всего времени.

Из формулы (6.23) видно, что важным параметром слоя электролюминофора является член йД/Т/эл, где £/эл —ра­

бочее напряжение на ЭЛК. Увеличение t/3л приводит к росту яркости, но в то же время снижает контраст. Так, в рассмотренном выше случае увеличение U вдвое повышает яркость почти в 30 раз и в 5 раз снижает

контраст изображения. Увеличение отношения Ь/ У и эл другими способами (подбор люминофора, диэлектрика и т. п.) крайне желательно, так как это позволит снизить величину X, а значит уменьшить а слоя. Последнее очень важно, потому что значительно упрощает разработку резистора с малым а. Кроме того, увеличение а приво­ дит к большим разбросам параметров нелинейного слоя. Это видно из формулы (6.22): чем больше а, тем боль­ ше разброс по толщине сказывается на R0.

Если возбуждающее напряжение синусоидально, то решение уравнения (64) не может быть доведено до аналитических функций [6]. Однако сравнение получен­ ных формул с результатами численных расчетов для синусоидального возбуждения показывает, что и для синусоидального напряжения они могут быть примени­ мы. Для этого необходимо вместо величины т подставить

В широком диапазоне значений а и других парамет­ ров погрешность при пользовании формулой (6.24) не превышает 10— 15%. Таким образом, переход к синусои­ дальному возбуждающему напряжению не приводит к усложнению расчетов, оставляя описанный выше метод без изменений. Возвращаясь к расчету возбуждения оди­ ночным импульсом, заметим, что переход к возбуждению импульсом с конечными фронтами также просто анали­ зируется при помощи поправочного коэффициента в урав­ нении (6.24). Переход к синусоидальному возбуждению предполагает переход к значениям Ro, определяемым при максимальном пиковом напряжении по пиковому значению тока (гл. 2).

Кроме описанного метода расчета нелинейных цепей, часто используют комплексной метод. Распространение этого метода на

263

нелинейные цепи неизбежно приводит к значительным погрешностям, связанным не только с нелинейностью сопротивления, но также и с нелинейностью амплитудно-яркостной характеристики ЭЛК. По­ скольку комплексный метод более привычен и часто применяется, ниже без вывода (вывод прост, но громоздок) приведена формула, полученная комплексным методом,

Здесь использованы те же обозначения, что и выше. Формула не­ точна, и для повышения точности необходимо ввести поправочный коэффициент. (Погрешность возрастает с увеличением а.) Ее можно с успехом применять только в том случае, когда нелинейное сопро­ тивление настолько инерционно по напряжению, что его величина мало меняется за время периода напряжения. -В этом случае ток при синусидальном напряжении, протекающий через резистор, будет си­ нусоидален, но с амплитудой, нелинейно зависящей от амплитуды приложенного напряжения. Более подробные сведения об этом мето­ де расчета можно получить в работе [7].

Нелинейные материалы для повышения контраста

В настоящее время известно большое число нелиней­ ных резисторов различного типа, -каждый из которых обладает определенными преимуществами. В зависимо­ сти от конкретных требований (высокая нелинейность, технологичность изготовления, -малая удельная емкость и -Пр.) применяются различные нелинейные -материалы. Рассмотрим некоторые из них.

Карбид кремния [8]. Высокая стабильность, низкий

малой четкости, где снижаются требования к коэффи­ циенту нелинейности и где возможно индивидуальное из­ готовление нелинейных элементов на каждую ячейку экрана.

Сложные окисные резисторы на основе ZnO-Sn02 и N iO -Sn02- Хорошая стабильность, а = 6 -М 2 и мало за­ висит от частоты, большая удельная емкость (высокая диэлектрическая постоянная). Сравнительно сложная технология, связанная с высокотемпературным обжи-гом. Для получения слоев нелинейных резисторов можно использбвать порошки из полученных после обжига кера­ мических нелинейных сопротивлений. В этом случае порошок смешивается с жидким диэлектриком и нано­ сится методом напыления или намазывания на слой эде|<-

Ж

ТроЛюминофора. Нелинейность таких слоев и их ста­ бильность хуже, чем у исходной керамики.

Нелинейные резисторы на основе сульфида (или селе-

нида) кадмия. Стабильность хуже, чем у карбида крем­ ния и резисторов на основе окислов, а = 4-у9. Высокая технологичность изготовления слоев. Возможность управ­ ления сопротивлением путем внешней подсветки.

Кроме указанных отличий нелинейные резисторы разных типов могут отличаться также видом вольт-ам- перной характеристики. Для резисторов на основе суль­ фидов кадмия вольт-амперная характеристика описыва­

Здесь показатель нелинейности <х=1+,j3o£//ln(f//£/0), где ий= 1 В, т. е. растет с ростом напряжения. Такой вид характеристики частично объясняется физическими про­ цессами, происходящими в нелинейном слое, частично — влиянием собственной емкости этого слояЕсли емкость не зависит от напряжения, то при измерении на пере­ менном напряжении емкостный ток будет снижать по­ казатель нелинейности. В диапазоне малых напряжений нелинейное сопротивление велико и результирующий ток равен емкостному — зависимость практически линейна. С ростом напряжения активный ток возрастает быстрее емкостного и вольт-амперная характеристика становится нелинейной. Отсюда следует, что для любых нелинейных резисторов можно получить зависимость, аппроксимируе­ мую формулой Ьида (6.25), если не исключать емкост­ ный ток.

Конструкция экрана

Матричный экран с нелинейными сопротивлениями в простейшем случае состоит из слоя электролюминофо­ ра и прилегающего к нему слоя нелинейного сопротивле­ ния, расположенных между двумя системами матричных электродов (рис. 6.7). Именно с таких конструкций были начаты разработки экранов со слоем нелинейного сопро­ тивления. Однако по целому ряду причин от этой конст­ рукции в дальнейшем пришлось отказаться.

Одна из этих причин — роль собственной емкости не­ линейного слоя, которая сильно влияет на контрастность

265