|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Как уже говорилось выше, |
|
|
|
|
|
при больших входных освещен |
|
|
|
|
|
ностях время включения запо |
|
|
|
|
|
минающего |
устройства может |
|
|
|
|
|
быть |
порядка |
микросекунд. |
|
1,0 |
|
|
|
Эксперимент |
показал, |
что |
за |
|
О о / |
|
поминающая ячейка (с моно- |
|
|
|
|
|
° |
|
|
кристаллическим |
фотопровод |
|
|
а |
|
|
ником, |
имеющим |
т = 0,1 |
с) |
|
0,5 V o |
|
|
|
включалось одиночным импуль |
|
|
|
|
сом |
излучения лазера |
длитель |
|
о |
|
|
|
ностью 6 мкс. Эксперименталь |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ная |
проверка для «корневой» |
|
1,0 |
1,5 |
|
|
зависимости |
проводимости |
фо |
|
|
|
|
|
|
|
|
топроводника от |
освещенности |
Рис. 9.11. Характеристика инер |
|
также показала хорошее согла |
|
ционности |
затухания |
фотопрово |
|
сие |
с теорией. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
димости. |
|
|
|
В заключение этого пара |
|
|
|
|
графа в табл. 9.1 приведем |
|
которыми |
можно |
пользоваться |
|
основные расчетные |
соотношения, |
в разных конкретных случаях. Подробнее |
с этим методом |
расчета |
преобразователя можно ознакомиться в |
брошюре [10] и |
статьях |
[П. 12]. |
|
|
9.2. МЕТОДИКА РАСЧЕТА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ БЕЗ ОБРАТНОЙ СВЯЗИ
Для этого расчета требуетсяминимальное количест во экспериментальных данных, так как используется обобщенная характеристика усилителя — величина у, ко торая зависит от большого количества параметров используемых слоев и материалов. Поскольку этот пара метр является важнейшим для усилителя, то он для каждого образца либо вычисляется, либо определяется экспериментально.
Стационарные характеристики
Рабочий участок световой характеристики согласно [13] описывается уравнением вида
где пМ — постоянный коэффициент, а
Результирующая |
кривая будет описываться |
функ |
цией |
|
|
|
|
В = Ж'Рг°6р, |
|
(9.30) |
где сМ’ — постоянная; у0бр — коэффициент |
передачи |
контраста преобразователя с обратной связью. |
|
В общем случае этот коэффициент не постоянен и |
равен |
|
|
|
Тобр = [В1/? - |
Л£,/т £В]/[(1/Т)В ,/т - -Ж111 |
кВ]. |
(9.31) |
Анализ этого уравнения показывает, что если исход ный преобразователь имеет у>1, то введение обратной связи уменьшит его, и, наоборот, если у>1, то уобр>Т и возможен переход преобразователя в оптронный (биста бильный) режим. Для этого необходимо, чтобы Р > Р Кр, где
Ркр = ( т |
- |
W t M f г 1/(1_1) |
(9.32) |
получено из условия |
d P |
= |
п |
|
|
0. |
|
После достижения определенной выходной яркости входной сигнал может быть снят. Критическое значение этой яркости можно определить из (9.28) и (9.29), при равнивая Р = 0.
Тогда
Временные характеристики
Инерционные характеристики преобразователя с об ратной связью можно определить путем интегрирования дифференциального уравнения, описывающего измене ние проводимости фотопроводника во времени. При этом для некоторых значений у возможны точные решения, которые приведены в {14, 15]. Мы же рассмотрим еще один приближенный метод, пригодный для линейной за висимости фотопроводимости от освещенности.
При 0 величина Р = const, а kB постепенно возра стает от нуля. Для учета воздействия на какую-либо ли нейную систему меняющегося во времени возбуждающе го фактора можно применить интеграл Дюамеля [16,17].
Тогда, |
обозначив tjx через I', уравнение (9.28) |
запишем |
в виде |
|
|
|
В,/т = Ж11'1{J*'' [Р - f k B ( Р - г)] /' (2 ) dz |
Г(9.34) |
где f(t' ) — реакция фотопроводника на постоянный еди ничный сигнал, подаваемый в момент времени t' = 0; г — переменная интегрирования.
Для линейного фотопроводника
f ( 0 = l - e x p ( - 0 .
Отсюда f/ (//)= e x p ( —i') |
и, заменяя |
переменную, полу |
чаем |
|
|
f'{z) = ехр(—z). |
|
Подставляя значение f'(z) |
в уравнение (9.34), имеем |
BI/T (*') = М1'1 [Р(1 |
+ |
B ( t ' - z ) e - z dzj . |
Решив это уравнение методом последовательных при ближений, можно получить формулу, устанавливающую связь между временем включения преобразователя tv с / и его параметрами:
|
|
Л<Р |
св \ |
^ Р о в ) |
|
|
|
|
1 |
Г 1 I |
Y (Y — 3 ) |
I Т (Y — 0 1 |
(9.35) |
|
ех р (^ ' р св) - 1 |
|
2 |
“ Г |
f рвв J ’ |
|
|
|
где |
уф = (у — |
1)/ут/(т |
!). |
|
|
|
|
Уравнение |
(9.35) |
существенно |
упрощается при |
св |
1: |
|
|
|
|
|
|
|
Р у ф / Р ц р — ( 2 + у Г ' р с в ) Д ( ^ р с в )2 + 2 / ' р св}. |
(9 .3 6 ) |
Эти формулы могут быть полезными при расчете оптро нов, для которых время включения является одной из важнейших характеристик.
Приведенные выше расчетные формулы довольно сложны. Поэтому мы не будем их анализировать, а ограничимся лишь краткой сводкой полученных ре зультатов. Сравнение приближенных выражений для фо топроводников с линейной и квадратичной рекомбина циями носителей заряда показывает, что в преобразова телях изображения наиболее целесообразно применять фотопроводниковые слои с линейной зависимостью фо тотоков от внешней освещенности, так как они требуют для получения и сохранения сигнала меньших коэффи циентов обратной связи и входных освещенностей.
Нелинейность фототоков в зависимости от приложен ного напряжения приводит к уменьшению коэффициен тов усиления и передачи контраста изображения, а также к снижению нелинейности вольт-яркостной характе ристики преобразователя с порошковым фотопроводя щим слоем. Для компенсации нелинейности фототока по напряжению необходимо увеличивать коэффициент обратной связи.
Емкость фотопроводящего слоя не только увеличи вает фоновое свечение преобразователя в темноте, но.и уменьшает контраст изображения. Активные потери в электролюминесцентном слое, с одной стороны, могут повышать контрастность изображения, но, с другой сто роны, они снижают выходную яркость преобразователя, а следовательно, и коэффициент усиления устройства. Необходимую яркость свечения преобразователя в этом случае можно получить значительным повышением ра бочего напряжения.
У преобразователей изображения с активными поте рями зависимость выходной яркости от освещенности имеет минимум. Это накладывает определенные условия на выбор величины темнового сопротивления фотопро водящего слоя во избежание получения негативного изо бражения.
Расчетные формулы показывают, что для хранения записанной информации потребуется меньшее рабочее напряжение, чем для перевода преобразователя во включенное состояние в темноте. Таким образом, воз можно преобразовать электрические сигналы в световые и хранить полученную информацию в устройствах, ана логичных преобразователям с запоминанием световых сигналов [18]. Время действия света, необходимое для запоминания сигнала, определяется в основном тем, на сколько входная освещенность больше критической. Оно может быть сведено к микросекундам независимо от по стоянной времени фотопроводимости при подаче вход ного светового импульса высокой интенсивности.
Г л а в а 10
ИНЖЕКДИОННЫЕ ИСТОЧНИКИ СВЕТА
10.1.СПОСОБЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯ, ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ
ИОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
Общие вопросы технологии изготовления светодиодов
Процесс изготовления инжекционных источников све та состоит из основных этапов: изготовление пластин из полупроводника; создание р—п переходов, создание низ коомных контактов; резка пластин на кристаллы, из ко торых изготавливают источники света; присоединение выводов; помещение собранного прибора в корпус.
После контроля качества, из отобранного полупро водникового материала изготавливают пластины толщи ной около 0,3 мм. В том случае, если материал получен в виде слитков, как например, арсенид галлия, его раз резают на пластины с помощью алмазных дисков, сталь ной проволоки или электроискровым методом, а затем подгилифовывают пластины для удаления поврежденно го слоя. Если же кристаллы имеют небольшие размеры, то их сразу же шлифуют с одной, а затем с другой сто роны. Толщину пластин выгодно делать наименьшей для экономии материала и уменьшения потерь света на по глощение. Однако пластины тоньше 0,2—0,3 мм слиш ком легко раскалываются. После шлифовки пластины полупроводника травят для удаления всевозможных за грязнений и промывают в деионизованной воде.
Методы создания р—п переходов весьма разнооб разны РЦ. Наиболее распространены методы вплавления, диффузии, жидкостной и газовой эпитаксии.* .
* В последнее время начали применять также элионный метод (обработка приповерхностного слоя потоком электронов или ионов). Этот метод очень гибок и позволяет легко автоматизировать про цесс. Его также можно применить для изготовления источников сцета,
