Файл: Прикладная электролюминесценция..pdf

рис. 7.5 видно, что в параметром могут возникать колебания со сдвигом фаз в л радиан. Оба типа колебаний равноценны и могут существовать в течение всего времени действия накачки, поэтому описанный параметрон называется двухстабильным.

При определенных соотношениях между частотой накачки и па­ раметрами контура возможно также создание трехстабильных па­ раметров. Трехстабильные параметроны работают в режиме «жест­ кого» возбуждения, и колебания в них возникают только в том слу­ чае, если амплитуда колебаний накачки кратковременно становится выше определенного значения. Возникшие колебания сохраняются затем и при снижении напряжения накачки до первоначального значения. Срыв параметрических колебаний и перевод параметрона в состояние с нулевым напряжением на выходе осуществляется сильным шунтированием контура малым активным сопротивлением. Схема параметрона обычно несколько сложнее приведенной на рис. 7.4 из-за введения дополнительной обмотки или даже отдель­ ного трансформатора, позволяющих согласовать нагрузку (напри­ мер, емкость ЭЛК) с выходом параметрона.

Параметрон обеспечивает хорошее соотношение сигналов во включенном и выключенном состояниях. Это его бесспорное преиму­ щество перед трансфлюксором. В то же время параметрон имеет специфические недостатки, к которым относится сложный режим питания двойной частотой и стабилизированным постоянным на­ пряжением (рис. 7.4). Кроме того, выполнение условия «трехстабильности» усложняет отбор ферритовых сердечников и других элементов параметрона. Так, например, разброс емкостей не должен превышать 2%, магнитной проницаемости сердечников 2,5% и т. д. Требуется также отбор и повторная разбраковка уже изготовленных

превышает обычную частоту возбуждения ЭЛК, выбранную из ус­ ловий замедления старения равной 400 Гц. Температурная неста­ бильность примерно такая же, как и у трансфлюксоров. Размеры сердечников: внешний диаметр 25 мм, внутренний 12 мм, высота кольца 6 мм, что также примерно соответствует трансфлюксорам.

Полевые транзисторы (униполярные транзисторы)

В отличие от обычных транзисторов, использующих носители обоих типов, существует класс полевых транзисторов [1], работа которых основана на использовании носителей только одного типа (п или р).

Рассмотрим простейшую структуру (рис. 7.6), явившуюся ос­ новой для приборов этого класса. Такой транзистор состоит из пла­ стинки л-типа, у которой на торцах имеются омические контакты, а на боковых гранях слои типа р, соединенные между собой элек­ трически и образующие с пластинкой два р— п перехода. Схема подключения пластин показана на рис. 7.6. Омический контакт, от которого движутся электроны, называется истоком, противо­ положный контакт — стоком, а р-слои — затвором. Оба р—п пере­ хода работают в обратном направлении, так как на затвор подается отрицательное напряжение.

Принцип действия полевого транзистора основан на том, что толщина слоя объемного заряда в р— п переходе зависит от при-

290

ложённого к нему напряжения. Сопротивление этого слоя велико, так как свободные электроны изгнаны из него сильным электриче­ ским полем. Поэтому рабочее сечение я-слоя равно его полному се­ чению минус толщина двух слоев объемного заряда, расширение которых под действием отрицательного потенциала сужает рабочее сечение я-слоя и тем самым меняет его сопротивление. Это измене­ ние модулирует в в ы х о д н о й цепи ток, который на много порядков

превышает управляющий ток.

В настоящее время полевые транзисторы получили широкое рас­

тенциала от затвора, представляющего собой пленку металла. На­ звание структура получила от первых букв используемых материа­ лов: металл (затвор) — диэлектрик (обычно он выполнен из дву­

нию МДП-транзистора примерно в три раза меньше, чем при со­ здании транзистора р—п—р типа.

2. Высокое входное сопротивление, достигаемое при наличии в цепи затвора слоя диэлектрика.

Кроме этих положительных свойств полевой транзистор имеет еще одно преимущество, очень существенное при его использовании в качестве элемента, управляющего свечением ЭЛК. При отсутствии заметных токов в цепи затвора и металлического электрода на за­ творе имеется принципиальная возможность использовать полевой транзистор для управления амплитудой переменного напряжения, приложенного к ЭЛК-

Первые практические результаты по применению полевого тран­ зистора для этих целей были описаны в работе [6]. Управление полевым транзистором осуществлялось электронным лучом, а само устройство представляло электронно-лучевую запоминающую трубку с электролюминесцентным экраном. Схема одного элемента такого экрана показана на рис. 7.7. На два прозрачных электрода после­ довательно нанесены слои электролюминофора, полупроводника я-типа на основе CdO и двуокиси кремния. Йа электроды подава­ лось переменное напряжение. В открытом состоянии (отсутствие на

диэлектрике отрицательного заряда) «-слой имеет высокую прово­ димость и соединяет между собой два участка слоя электролюмино­ фора, расположенные под электродами. Они оказываются подклю­ ченными последовательно к источнику напряжения и светятся под действием половинного напряжения на каждом.

Для запирания ячейки достаточно создать при помощи элек­ тронного . луча на п-слое отрицательный заряд, который увеличит сопротивление я-слоя. Напряжение перераспределителя, и электро­ люминофор перестанет излучать, если расстояние между электрода-

Рис. 7.7. Управление яркостью слоя электролюминофора электронным лучом при помощи полевого транзистора:

ми достаточно велико и слой между полосками не будет светиться. Управляющий потенциал порядка 20 В может сохраняться в течение суток. Последнее является прямым следствием высокого входного сопротивления по цепи управления. Управляющие слои получены методом распыления кадмия и кремния в атмосфере кислорода.

7.2. СЕГНЕТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ УПРАВЛЯЮЩИЕ ЭЛЕМЕНТЫ

Применение сегнетоэлектриков в качестве управляю­ щих и запоминающих [7] элементов позволяет получить малогабаритное устройство для хранения и воспроизве­ дения световой информации (предложенное Д. А. Нови­ ком). Для этого в цепь переменного напряжения вместе с ЭЛК включается сегнетоэлектрик, на который от от­ дельного источника подается управляющее напряжение. В соответствии с величиной управляющего сигнала сегне­ тоэлектрик изменяет свою емкость. Переменное напря­ жение, приложенное к цепочке ЭЛК — сегнетоэлектрик, перераспределяется, и яркость свечения ЭЛК изменяется.

292

Способность сегнетоэлектрика изменять свою емкость под воздействием постоянного (или низкочастотного) на­ пряжения связана с наличием в нем областей спонтан­ ной поляризации, так называемых доменов. Обычно до­ мены ориентированы так, что их поля взаимно компен­ сируются. С определенного значения приложенного переменного напряжения начинается переориентация доменов согласно внешнему полю. Вольт-амперные ха­

реориентация доменов. Во внешней цепи наводится боль­ шой ток и сопротивление сегнетоэлектрика падает (так называемое открытое состояние). Увеличение напряже­ ния свыше Пгр приводит к значительно более медленно­ му росту тока и падению величины емкости. На этом участке напряжение настолько велико, что все домены успевают за один период переполяризоваться, и даль­ нейшее повышение напряжения приводит к росту тока только за счет обычных процессов, происходящих в ди­ электрике.

Управляющее напряжение изменяет зависимость тока от напряжения, так как создает преимущественную ори­ ентацию доменов в одном направлении. Схематически роль управляющего напряжения показана на рис. 7.9, где сплошными линиями показаны начальные участки гистерезисной петли. Из этого рисунка видно, что при нулевом управляющем напряжении (I положение) воз­ можна переполяризация всех доменов. С повышением

293

Рис. 7.9. Зависимость величины пере-

управляющего напряжения переполяризуется (II положение)

стый титанат висмута), варикондов и других имеют бо­ лее сложную зависимость тока от напряжения (рис. 7.10). Однако основной характер зависимости / = =f(U~, U= ) сохраняется. Для отображения основных особенностей сегнетоэлектриков и выделения их общих свойств удобно все многообразие вольт-амперных ха­ рактеристик представить в виде аппроксимационных графиков, изображенных отрезками прямых линий (рис. 7.11). Такое упрощение реальных характеристик позволяет сразу же получить простые формулы, дающие связь между светотехническими параметрами индикато­ ра и параметрами сегнетоэлектрика.

Приведенные упрощенные характеристики соответст­

с определенного значения напряжения, происходит рез­ кий излом вольт-амперной характеристики: ток остается постоянным (или почти постоянным) в области i/„ > -

17Гр.

294

Вывод основных расчетных соотношений

Семейство кривых рис. 7.11 не имеет прямой анало­ гии с характеристиками электронных ламп, однако для него можно использовать методы расчета, известные из теории усилительных схем i[8]. Поскольку ячейка состоит из последовательно соединенных сегнетоэлектрического и электролюмипесцентного конденсаторов, напряжение на них находится в одной и той же фазе и возможно опре­ деление рабочего режима с помощью нагрузочной ха­ рактеристики. Последняя представляет вольт-амперную характеристику ЭЛК, построенную из точки Нр, где

Up — рабочее напряжение на ячейке. Из рис. 7.11 сле­ дует, что для получения максимального тока через це­ почку при минимальном падении напряжения на сегнетоэлектрике нагрузочная прямая должна проходить че­ рез точку излома А. В этом случае падение напряжения на открытом сегнетоэлектрике будет равно Нгр, а на ЭЛК Up—U rр. Отсюда связь между рабочим напряже­ нием и параметром сегнетоэлектрика описывается уравнением

где С — емкость ЭЛК.

Напряжение на ЭЛК в открытом и закрытом состоя­ ниях сегнетоэлектрика будет описываться уравнениями

295