Файл: Прикладная электролюминесценция..pdf

рис. 7.18 показана схема ячейки, предложенная Г. Г. Першиным, в которой функция управления ярко­ стью остается за сегнетоэлектриком, а запоминание сиг­ нала осуществляет динистор.

Если динистор ПД выключен, то к сегнетоэлектрическому элементу приложено поляризующее напряжение UCM, отключающее ЭЛК от возбуждающего напряже­ ния UB. Включение динистора снижает потенциал в точ­ ке В до —Uсм и отпирает сегнетоэлектрик. Так как оба состояния устойчивы, то ячейка имеет два уровня ярко­ сти, воспроизводимые сколь угодно долго. Для включе­ ния динистора на его вход по столбцам и строкам матри­ цы (точки К и N) подают сигнальные импульсы Uc. Для

где Ua — напряжение включения динистора. Если дини­ стор имеет строго фиксированное напряжение включе­

мало, то мощность будет теряться только в ограничиваю­ щем резисторе R2.

Мощность в цепи возбуждения так лее, как и в пре­

310

включения дийистора.10 мА равна Ш'упр — ЗОО мВт. От­ сюда суммарные затраты мощности, если считать «15 мВт, равны Г«601КЭЛ.

Общая оценка. Количество элементов 6. Полные за­ траты мощности 60\ГЭЛ. Амплитуда сигналов управле­ ния 50 В. Длительность сигналов— (3—5) мкс. Время хранения изображения неограниченное. Количество гра­ даций две. Размеры и стоимость удовлетворительные. Температурный диапазон неудовлетворителен. Срок службы определяется ЭЛК. Основные недостатки: силь­ ная зависимость от температуры потенциала включения динистора и его тока выключения, необходимость пред­ варительного отбора дннисторо» по напряжению вклю­ чения.

Схема на сегнетоэлектрике, использующая нелинейные свойства ЭЛК

Схемы управления на сегнетоэлектриках требуют введения нелинейных или запоминающих элементов, обеспечивающих запоминание и матричное управление. Так как крайне желательно уменьшение числа элемен­ тов в ячейке, то здесь будет предложена схема, исполь­ зующая для этих целей нелинейные свойства самого ЭЛК. Схемы рис. 7.19,а и в по своим параметрам зна­ чительно уступают известным схемам управления. Од­ нако их анализ целесообразен, так как создание дейст­ вительно технологичных и малоэлементных ячеек управления может быть достигнуто только при ком­ плексном использовании свойств материалов и элемен­ тов. На рис. 7.19,а приведена схема, в которой сегнетоэлектрик поляризуется напряжением, полученным при выпрямлении несимметричного импульсного напряжения на ЭЛК.

Такой способ создания постоянной составляющей на ЭЛК возможен вследствие нелинейности характеристи­ ки активный ток — напряжение в ЭЛК (рис. 7.19,в). По­ дача несимметричного импульсного напряжения приве­ дет к протеканию токов преимущественно в одном на­ правлении, так как ток на вершине импульса значи­ тельно превышает ток в паузе между импульсами. В результате появления постоянной составляющей токи сбалансируются, а возникший постоянный сигнал (в схе-

311

ме рис. 7.19,а положительный) поступает через резистор Ri на сегнетоэлектрик и открывает его. В цепи возбуж­ дения возрастает ток, увеличивается напряжение на ЭЛК и величина сигнала на нем.

Таким образом, открытое состояние поддерживается непрерывной подачей сигнала, отпирающего сегнетоэлектрический конденсатор. Второе состояние достигает­ ся кратковременным снятием возбуждающего напряже­ ния. Положительный сигнал в точке В уменьшается вследствие стекания заряда через утечки и резистор Rlt

J

О в

Рис. 7.19. Схемы управления, использующие нелинейность характе­

случае напряжение на ЭЛК практически отсутствует, и состояние стабильно. Переключение в возбужденное со­ стояние достигается кратковременным повышением UB. Сложность схемы объясняется тем, что в простейшем варианте сегнетоэлектрик — ЭЛК управление сегнетоэлектриком будет происходить на пологой ветви харак­ теристики. Введение вспомогательных емкостей и сопро­ тивлений предназначено для изменения полярности под­ водимого к сегнетоэлектрику сигнала.

На рис. 7.19,6 приведен простейший вариант схемы управления (всего два элемента), в котором использует­ ся выпрямляющее свойство ЭЛК, являющееся следст­ вием нелинейности вольт-амперной характеристики ЭЛК

312

(см. гл. 3). В результате на ЭЛК возникает постоянное напряжение даже при действии симметричного, на­ пример синусоидального напряжения. К сожалению, величина этого напряжения обычно недостаточна для управления сегнетоэлектриком.

Таким образом, описанные схемы неоптимальны. Первая не решает задачи уменьшения числа элементов, вторая не может обеспечить надежной работы. Здесь проявляется одна особенность простейших малоэлемент­ ных схем управления — необходимость их управления по цепи возбуждения при помощи амплитудно-фазового метода. Отказ от управления по цепи возбуждения потре­ бует подачи сигнала в среднюю точку (на обкладку сегнетоэлектрика). Сразу же возникнет необходимость вве­ дения нелинейных элементов для матричного выбора ячейки и развязывающих элементов. Кроме того, нали­ чие общей точки соединения трех и более элементов делает конструкцию трудно выполнимой в виде сопри­ касающихся слоев.

Схема на сегнетоэлектрике и тринисторе

Возвращаясь к многоэлементным, и пока более ре­ альным, схемам, рассмотрим управляющую ячейку на сегнетоэлектрическом и тринисторном элементах (рис. 7.20). Оба варианта схемы практически не отли­ чаются от схемы сегнетоэлектрик — динистор (рис. 7.18) и поэтому не требуют детального описания. Сами схемы

тринистора во включенном состоянии, равный пример­

+10 мВт~351Гал;

—для схемы рис. 7.20,6: W = 2W3n+ 9 мВт + 10мВт~

~ 3 WBB.

313

Мощность, затрачиваемая на управление в обоих случаях, подсчитывалась исходя из того, что ток вклю­ чения тринистора по управляющему электроду порядка 5 мА, а напряжение, необходимое для создания такого тока, 2 В. Таким образом, некоторое усложнение схемы (возрастание количества элементов на один) приводит к значительному снижению затрат мощности. Включе-

Рис. 7.20. Управляющие схемы на сегнетоэлектрическом и тринисторном элементах:

а — с числом элементов 7; б — с числом элементов 8 и пониженным расходом

мощности.

с матрицей. Поэтому эта схема имеет не менее 7 отдель­ ных элементов.

Общая оценка. Количество элементов 7 (8) (рассма­ триваются два варианта). Полные затраты мощности 351КЭл(31Гэл). Длительность сигналов управления 5 мкс. Амплитуда сигнала 1—3 В. Время хранения изображе­ ния неограниченное. Количество градаций 2. Размеры удовлетворительные. Температурный режим удовлетво­ рителен. Стоимость высокая. Срок службы определяется электролюминофором. Основной недостаток — слож­ ность. Схема работоспособна и применяется. Не требует предварительного отбора элементов.

Схема на тринисторах

Выше указывалось на возможность работы тринисто­ ра в режиме двустороннего ключа. На основе этого ре­ жима была предложена схема [2] (рис. 7.21), которая нашла применение, так как она хорошо согласуется с серийно выпускаемыми тринисторами.

314

обычно ЭЛК шунтируют активным сопротивлением ре­ зистора Ri. Включенное состояние наступит при откры­ том тринисторе УД% обеспечивающем подачу на трини­ стор УДу отпирающего тока. Сопротивление тринистора

менного выключения напряжения питания Uu, Сопро­

потери на выключенной ячейке). Мощность на поддер­ жание тринисторов во включенном состоянии №доп= = UuJn. Здесь напряжение питания может быть снижено до 10—15 В, а ток с учетом обеспечения тока включения

траты мощности 91КЭлДлительность сигналов управле­ ния 5 мкс. Амплитуда сигнала 1—3 В. Время хранения неограниченное. Количество градаций 2. Размеры удо­ влетворительные. Температурный диапазон работы по­ чти удовлетворителен (от нагревания уменьшается тем­ повое сопротивление тринистора У Д у и возникает фоно­

вое свечение). Стоимость очень высока. Срок службы зависит от ЭЛК. Основной недостаток — сложность. Схема работоспособна и применяется. Предварительный отбор элементов не требуется.

315

Схема на динисторе и диоде

В этой схеме (1 Г] встречно-параллельное включение диода и динистора обеспечивает режим двустороннего ключа (рис. 7.22,а). Схема имеет два устойчивых со­ стояния при выполнении условия

включения динистора. Это условие учитывает включение ячейки в матрицу.

Выключенное состояние. Динистор ПД находится в непроводящем состоянии. Диод заперт постоянным напряжением в точке Л,-образовавшимся при прохож-

дении через него одной полуволны отрицательного на­ пряжения. Условие (7.24), если отсутствует двойной сиг­ нал (2НС), обеспечивает устойчивое состояние, при ко­ тором на С почти нет напряжения.

Включенное состояние. Подача двойного сигнала пе­ реводит динистор в проводящее состояние, которое те­

волна тока будет проходить черед диод, а положитель­ ная— через'динистор. Все напряжение упадет на ЭЛК. Резистор R предназначен для ограничения этого тока и компенсации разброса динисторов по току выключения.

Включение в матрицу можно выполнить, подключая

316