Файл: Прикладная электролюминесценция..pdf

Уравнения (7.3) — (7.5) получены из условия, что схема представляет обычный емкостный делитель напряжения с различным значением емкости сегнетоэлектрика. Это условие применимо, если только зависимость тока от напряжения линейна.

Для описания качества изображения без полутонов достаточно двух параметров:

Д7У=£/эЛтах ^ Д л т т И Д — 'f/эл тах/£7эл min-

Подставляя в (7.6) и (7.7) значение Нгр из уравнения (7.3) и вводя обозначения 1с= С0/С3; М = С /С 3, приходим

к выражениям

Несмотря на упрощения, сделанные при выводе формул, их точность достаточна для оценочных расчетов. Вообще же формулы, описывающие сегнетоэлектрические управляющие элементы, не могут претендовать на большую точность вследствие разброса параметров сегнетоэлектриков не только при переходе к другому сегнетоэлектрическому материалу, но также и в пределах одной партии. В- полученных формулах учет разброса параметров достигается изменением параметра Urp. Фор­ мулы (7.9) и (7.10) позволяют полностью рассчитать систему сегнетоэлектрик — ЭЛК и благодаря этому обеспечить оптимальный режим работы. Из них следу­ ет, что исходными параметрами для сегнетоэлектрика являются: /с, Urp и С3, для ячейки в целом Д и AU. Вы­ бор реального значения Д должен основываться на тре­ бованиях к контрасту изображения. Обычно достаточно контраста /С=40-5-50. Однако, учитывая разброс пара­ метров элементов, особенно сегнетоэлектриков, жела­ тельно иметь расчетную величину /С == 60 -н 100. На осно-

296

Из приведенных расчетов следует, что наиболее перс­ пективным материалом является триглицинсульфат. Однако он имеет недостатки: узкий температурный диа­ пазон сохранения свойств, малую механическую проч­ ность, и кроме того, в присутствии влаги его диэлектри­ ческие свойства ухудшаются. Все это сильно усложняет как изготовление устройств с применением триглицин­ сульфата, так и их эксплуатацию. Особенно неудобна сильная зависимость его свойств от температуры. Вы­ ше 50 °С он полностью теряет свои управляющие свой­ ства ((/гр стремится к нулю), а уже при 10— 15°С «замо­ раживается» в одном из состояний и не переполяризуется (£/гр сильно увеличивается, заставляя менять режим возбуждения ячейки).

В последнее время появились работы [9], описываю­ щие способ существенного расширения температурного диапазона сегнетоэлектриков в область низких темпера­ тур, основанный на том, что частая переполяризация сегнетоэлектрика вызывает его разогрев.

Крутизна управления

Крутизна управления равна отношению приращения напряжения на ЭЛК к величине управляющего напряже­ ния, вызвавшего это приращение,

r=At//£/ynP. (7.11)

Из рис. 7.9 следует, что соотношение между управ­ ляющим напряжением, которое запирает сегнетоэлектрик, и приложенным к сегнетоэлектрику переменным напряжением описывается выражением

Здесь коэффициент 1,4 дает возможность пересчитать эффективное значение напряжения I/_с на сегнетоэлектрике в амплитудное, а величина Un учитывает влияние ширины гистерезисной петли. Роль Un ясна из условия, когда l,4U~c = Un- В этом случае даже при нулевом управляющем напряжении сегнетоэлектрик будет заперт.

2 9 7

Точному соблюдению уравнения (7.12) мешает инерцион­ ность сегнетоэлектриков и разброс их параметров. Мак­ симальное напряжение на запертом сегнетоэлектрике определяется формулой U ~ c = C U pJ( С + С3) . Подставляя это значение t/~c в уравнение (7.12) и пренебрегая ве­ личиной U a, имеем

Таким образом, крутизна или коэффициент усиления по напряжению в этой схеме всегда меньше единицы. Аналогичный результат получается в схемах диэлектри­ ческих усилителей, которые являются более сложным вариантом описанной ячейки. Термин «усилители» в приборах этого типа возник вследствие возможности получения на них усиления по мощности при неизбеж­ ном уменьшении выходного напряжения. Малая крутиз­ на преобразования приводит к большим амплитудам управляющего напряжения порядка 150—200 В. Как правило, это настолько усложняет схему управления и увеличивает ее размеры, что устройство в целом стано­ вится непрактичным.

Для повышения крутизны управления в несколько раз было предложено перейти к импульсному возбуж­ дающему напряжению. Способ основан на том, что при длительном воздействии переполяризация сегнетоэлек­ триков может быть осуществлена сколь угодно малым напряжением. Время переполяризации и амплитуда переполяризующего напряжения связаны примерным со­ отношением

Uin^UzXz. (7.15)

Здесь U1 и U2 — амплитуды разнополярных импульсов, приложенных к сегнетоэлектрику, a xi и х2 — их длитель­

ности. Отсюда следует, что параметры гистерезисной петли, в частности Uv-, сильно зависят от формы напря­ жения. Смещение переменного напряжения на величи­ ну переполяризующей полуволны запирает сегнетоэлектрик. Таким образом, выбрав вместо синусоидального импульсное напряжение, достаточное для возбуждения ЭЛ К, и выполнив условие (7.15), получаем условие от­ крытого сегнетоконденсатора, когда все импульсное на-

298

пряжение оказывается приложенным к ЭЛК. Запирание обеспечивается напряжением, равным

Переходя к более удобному параметру импульсного на­ пряжения— скважности q, получаем

Последнее уравнение верно также и для синусоиды, если считать, что для нее q — 2 .

Из формулы (7.17) следует, что желательно неогра­ ниченное увеличение q. Практически же увеличение кру­

ная крутизна будет при совпадении полярностей управ­ ляющего и возбуждающего напряжений.

Следует, отметить, что соотношение (7.15) не всегда

2 9 9