Рис. 9.1. Эквивалентная схе ма преобразователя изобра жения с утечкой в электролюминесцентном слое.
и»
J dSC 1
JL.!г
У
t
и 1*f 1=с*
г—}
элементов логических цепей в вычислительной технике, многоэлементных экранов для запоминания быстро исче зающих изображений [1—6]). Особенность этих запо минающих устройств состоит в том, что они могут быть выполнены как в виде набора ячеек с линейными фото проводниками, так и в виде слоистых структур с порош ковыми слоями. Возможно также создать устройства, в которых положительная обратная оптическая связь между фотопроводником и электролюминофором исполь зуется лишь частично, например, для увеличения коэф фициента усиления по световому потоку, для создания искусственного «послесвечения» электролюминофора, включаемого короткими элек трическими импульсами [7], или для получения полутонов изо бражения с повышенным коэф фициентом передачи контраста [3]. Такие устройства работают в режимах усилителя или ла винного нарастания яркости.
Эквивалентная схема та ких устройств (рис. 9.1) пол ностью аналогична рассмо тренной выше схеме усилителя
изображения, с той лишь разницей, что сопротивление фотопроводника в момент его освещения зависит не столько от кратковременной внешней подсветки, сколько от длительно действующего излучения самого электро люминофора.
Рассматриваемая схема преобразователя изображе ния представляет собой реостатно-емкостный делитель переменного напряжения, в котором активное сопротив ление слоя фотопроводника Яф может шунтироваться паразитной емкостью этого слоя Сф, а в ЭЛ К с емкостью
Сэл, возможны заметные утечки ЯЭл- Расчет показывает, что в общем случае яркость свечения электролюминофо
ра для этой схемы выражается уравнением |
|
|
В= |
B Q(со) ехр |
|
[1 + |
(#ф/#»л)1г + |
2ф(Сэл+СФН |
|
|
1 +®*/й,сФ |
|
|
[ - * |
? |
■ |
J |
|
|
|
|
|
|
(9.1) |
где |
U — полное |
питающее |
напряжение, |
приложенное |
к преобразователю. |
По этой формуле можно рассчитать |
оба наиболее важных для практики случая — случаи ли нейной и «корневой» * зависимости проводимости фото проводника от освещенности. Это соответствует линей ной и квадратичной рекомбинациям носителей заряда в фотопроводнике {8—9]. Можно также учесть нелиней ную зависимость фототока от напряжения. Выходные ха рактеристики преобразователей с оптической обратной связью можно найти либо по известным параметрам от дельных слоев, составляющих преобразователь, либо по характеристике преобразователя без обратной связи (см. гл. 8). Сложность расчета характеристик запоминающих устройств с порошковым фотослоем заключается в том, что их темновой и фототоки нелинейно зависят от при ложенного напряжения.
Метод расчета преобразователей изображения, рас смотренных в предыдущих главах, позволяет определить коэффициент передачи контраста у. Величину 0 дЛ мож но определить в явном виде лишь для темпового состоя ния и состояния интенсивной внешней подсветки. В оптронном режиме, однако, важно рассмотрение проме
жуточного состояния, |
для которого |
нельзя вычислить |
£/8Л в явном виде (а |
следовательно, |
и определить све |
товой поток, идущий на обратную связь). Поэтому рас чет даже при нелинейной фотопроводимости приходится проводить методом комплексных переменных. При рас чете переходных характеристик преобразователя не тре буется учитывать время заряда емкостей С9л и Сф, так как оно значительно меньше времени релаксации фото проводимости.
9.1. МЕТОДИКА РАСЧЕТА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПАРАМЕТРОВ СЛОЕВ
Рассмотрим сначала простейший случай. При отсут ствии утечек в электролюминесцентном и емкости в фотопроводниковом слоях (9.1) принимает вид
В — В0(«о) ехр [ ( - Ь1V U ) V 1 +<*>% О |
, (9.2) |
* При «корневой» зависимости проводимость пропорциональна корню квадратному из освещенности.
Стационарные характеристики
При линейной зависимости проводимости фотопро водника от его освещенности в стационарном состоянии сопротивление фотопроводника Rcnс т удовлетворяет
уравнению
llR ^ CT^(\IR,bon)+rP + kB, |
(9.3) |
где k — коэффициент обратной оптической связи |
между |
электролюминофором и фотопроводником; R$0H— темновое сопротивление фотопроводника или сопротивление при фоновой засветке; Р — интенсивность внешнего све тового сигнала; г — чувствительность фотопроводника к внешнему сигналу.
Подставив (9.3) в (9.2), получим трансцендентное уравнение для стационарной выходной яркости свечения преобразователя, которое после введения следующих
обозначений: |
|
|
|
у=-(1/юСэл) ((1/Дфон) -VrP + kB], |
(9.4) |
а = |
(1/соСэл) {(1/Яф0ц) +гР\, |
|
(9.5) |
|
А = юСэл/[6Во(сй)], |
|
(9.6) |
|
v = y u ib , |
|
(9.7) |
можно записать в виде |
|
|
где |
A( y —a ) = f { y ) , |
|
(9.8) |
|
|
|
/ Су) = |
ехР ( - 1 г У ^ 1 + |
' |
(9-9) |
Решить уравнение (9.8) можно графически, построив кривую f (у) при постоянном v и найдя точки пересече ния полученной кривой с прямой А (у—а). Характерная S-образная форма кривых на начальном участке позво ляет получить в преобразователе два устойчивых состоя ния яркости свечения электролюминофора.
На рис. 9.2 схематично (с целью подчеркнуть на чальный участок) вычерчена кривая f(y) для некоторого
значения |
параметра v и показаны различные прямые |
А (у—а), |
проходящие через характерные точки этой кри |
вой, которые определяют условия бистабильности преоб разователя. Для этого прежде всего необходимо выпол нение неравенства Л < Л тах, где Лгаах— наклон прямой,
касающейся кривой в точке |
перегиба. |
Все прямые с Л > |
> Л тах пересекают кривую |
только в |
одной точке при |
любых значениях а и у, и, следовательно, для них два устойчивых состояния преобразователя получить невоз можно. Величина Лтах определяет минимальный коэф фициент обратной оптической связи в устройстве, необ ходимый для возникновения бистабильности.
При заданном наклоне прямой А (у—а) переход пре
образователя в верхнее состояние невозможен, |
если а < : |
|
|
< а кР1 . |
Параметр |
акр1 |
|
|
определяется отрезком на |
|
|
оси |
абсцисс, |
отсекаемым |
|
|
прямой |
данного наклона, |
|
|
являющейся |
касательной |
|
|
к нижней ветви кривой |
|
|
f(y). При заданном Яф |
|
|
величина aKpi |
определяет |
|
|
минимальную |
|
интенсив |
|
|
ность входного |
сигнала |
|
|
Ркр, способного перевести |
|
|
преобразователь |
в |
верх |
|
|
нее |
устойчивое |
состоя |
|
|
ние. |
бесконечно |
дли |
|
|
|
Для |
Р и с . 9.2. П о л о ж е н и е |
х а р а к т е р н ы х |
тельного |
|
сохранения |
т о ч е к у р а в н е н и я |
( 9 . 8 ) . |
верхнего |
состояния |
по |
сле |
полного |
прекраще |
ния |
внешней |
подсветки |
необходимо выполнение условия |
Л ^ Л ср. |
Величину |
'4ср<Дтах (для каждого значения v ) при расчетах вы годно выбирать с некоторым запасом, исключающим «срыв» с верхнего состояния при случайных изменениях темнового сопротивления фотопроводника или парамет ров рабочего напряжения. Поэтому прямая, наклон ко торой обозначен Лср, выбрана проходящей через начало координат (не только Р — 0, но и а = 0) и касающейся кривой f (у) на верхней ее ветви. При всех значениях А, лежащих в интервале между ЛШах и Лср, также мож но получить бистабильность преобразователя. Но при этом для того, чтобы преобразователь находился в верх нем состоянии, необходима либо некоторая остаточная внешняя подсветка, которой соответствует «остаточная» величина параметра акрг, либо значительная темновая проводимость фотопроводцика,
