Электрорадиоэлементы устройства функциональной микроэлектроники и технология радиоэлектронных (стр. 44 из 102)
Обозначение индикаторов
Современные обозначения индикаторов содержат семь элементов:
1 элемент: буква И, обозначающая принадлежность прибора к ЗСИ.
2 элемент: буква, обозначающая вид индикатора: Н – вакуумные, накапливаемые; Л – вакуумные, электролюминисцентные; Ж – жидкокристаллические; П – полупроводниковые.
3 элемент: буква, характеризующая тип информации: Д – единичная; Ц – цифровая; В – буквенно-цифровая; Т – шкальная; М – мнемоническая; Г – графическая;
4 элемент: число – порядковый номер разработки с 1 по 69 – без встроенного управления; с 70 по 99 – с встроенным управлением.
5 элемент: буква, указывающая принадлежность индикатора к одной из классификационных групп приборов (от А до Я).
6 элемент: дробь или произведение, характеризующие информационное поле индикатора (кроме единичных).
7 элемент: буква, обозначающая цвет свечения. Одноцветные: К – красный, Л – зелѐный, С – синий, Ж – жѐлтый, Р – оранжевый, Г – голубой. Многоцветные: М – для всех видов.
Обозначение бескорпусных П.П. индикаторов содержат цифру – 8 элемент, определяющий модификацию конструктивного исполнения (от 1 до 8).
Вакуумные люминесцентные индикаторы
ВЛИ относятся к активным индикаторам, преобразующим электрическую энергию в световую. По виду отображаемой информации они подразделяются на единичные, цифровые, буквенно-цифровые, шкальные, мнемонистические и графические. По виду информационного поля – на сегментные и матричные однорядные и многорядные, а также матрицы без фиксированных знакомест.
К числу достоинств ВЛИ следует отнести: высокую яркость; низкие рабочие напряжения, допускающие возможность их применения с формирователями на МОП-микросхемах; малое потребление энергии, что позволяет использовать их в устройствах, питаемых от батарей.
Необходимость использования ИП накала индикатора может оказаться его недостатком. В ряде случаев трудно исключить мешающие восприятию изображения блики, создаваемые отражением света от стеклянных баллонов индикаторов.
ВЛИ используют для отображения информации в устройствах самого различного назначения: в МК и ЭВМ, кассовых аппаратах и станках с ЧПУ, электронных часах и измерительных приборах.
ВЛИ представляет собой электронную диодную или триодную систему в которой под воздействием электронной бомбардировки высвечиваются покрытые низковольтным катодолюминофором аноды-сегменты.
Конструктивная схема одноразрядного индикатора показана на рис.1. детали индикатора монтируют на керамической или стеклянной плате 1. Участки платы, на которые нанесѐн люминофор, образуют аноды-сегменты 2; под люминофором имеется токопроводящий слой. Каждый из анодов имеет определѐнный вывод 3. Источником электронов служит оксидный катод прямого накала 4. Управление электронным потоком осуществляется сеткой 7. Электронный поток, высвечивающий сегменты, ограничивается экранирующим электродом-маской 8. Вся арматура индикатора заключена в стеклянный баллон 6, в котором создан вакуум. Штриховой линией показаны примерные траектории электронов. На внутреннюю поверхность баллона нанесено токопроводящее покрытие 5, прозрачное для всей области спектра излучения.
Конструктивная схема ВЛИ.
Рисунок 1.18.1.
Покрытие обеспечивает стекание электрических зарядов с поверхности баллона, способных исказить траекторию электронов.
Катод ВЛИ: представляет собой отрезок вольфрамовой проволоки диаметром 6…60 мкм, покрыты тонким слоем окислов щѐлочно-земельных металлов (оксидом). Рабочая температура катода выбирается по возможности низкой, с тем чтобы нить, находящаяся по направлению наблюдения перед анодом, не мешала наблюдению светящихся символов. Условия эксплуатации катодов во ВЛИ можно считать экстремальными: катод работает при низкой температуре и высоком отборе тока; это обстоятельство в значительной мере определяет долговечность ВЛИ.
Сетка ВЛИ: управляет электронным потоком. Так как сетка имеет «+» относительно катода потенциал, она рассеивает электроны и ускоряет их в направлении анодных сегментов. Сетки изготавливаются из полотна, «тканого» из вольфрамовой проволоки или электрохимическим фрезерованием тонкой никелевой фольги.
Аноды-сегменты ВЛИ: представляют собой покрытые люминофором слои токопроводящего материала заданной конфигурации, нанесѐнные на стеклянную или керамическую плату. В ряде ВЛИ токопроводящие слои получают напылением в вакууме тонких металлических плѐнок на всю поверхность платы, а формирование рисунков анодов осуществляют фотолитографией. Для подавления нежелательного свечения люминофора в исходном состоянии на сетку подаѐтся отрицательное напряжение смещения.
Изображение ВЛИ высококонтрастное, яркость достигает 500 кд/м2 (современный цветной кинескоп 300 кд/м2).
В ВЛИ используется явление низковольтной катодолюминесценцией (НВК) при котором свет излучается кристаллофосфором, бомбардируемом электронами с относительно низкой энергией (около 10…100 эВ). В качестве люминофора широко используется окись цинка. Применяя светофильтры, можно получить цвета символов от синего до красного при условии, что яркость исходного свечения достаточно велика. Кроме того, существуют некоторые другие люминофоры, имеющие различные цвета свечения.
Цветные люминофоры для ВЛИ Таблица 1.
| Цвет свечения | Состав люминофора | λ, мкм |
| Синий Сине-зелѐный Зеленый Зеленый Лимонный Желтый Красный | ZnS: Ag+In2O3 ZnO: Zn (Zn+Cd)S: Ag ZnS: Cu ZnS: Au, Al+In2O3 ZnS: Mn+In2O3 (Zn+Cd)S; Ag+In2O3 | 0.45 0.510 0.525 0.530 0.550 0.585 0.625 |
При перегреве экрана возникает температурное гашение свечения, а затем – необратимая деструкция кристаллофосфора. Конструктивные модификации.
Часть ВЛИ выпускается в стеклянных цилиндрических баллонах с гибкими или жѐсткими выводами; они имеют одну или две плоские ножки. Изображение знака наблюдают через боковую стенку баллона. Изготовляются также индикаторы в четырѐхугольных баллонах, считывание информации в этом случае осуществляется через купол.
Номенклатура одноразрядных ВЛИ включает в себя индикаторы (для удобства обозначения даны по старому ГОСТу) ИВ-1, ИВ-3, ИВ-4, ИВ-6, ИВ-8, ИВ-11, ИВ17, ИВЛ1-18/1. Многоразрядные индикаторы выпускают с числом разрядов 4, 6, 9, 12, 13, 14, 17. наибольшее распространение получили дисплеи в цилиндрических баллонах ИВ-18, ИВ-21, ИВ-27 и в плоских баллонах ИВ-28А, ИВ-28Б, ИВЛ1-8/12.
Ряд ВЛИ выпускается со встроенными микросхемами управления, например плоский дисплей для индикации уровня воспроизведения и записи в стереофонических системах ИВЛШУ1-11/2.
Жидкокристаллические индикаторы
ЖКИ являются пассивными индикаторами, преобразующими падающий на них свет. Он обладают рядом достоинств, к числу которых относятся:
а. малая потребляемая мощность (для ЖКИ на основе твист-эффекта удельная
потребляемая мощность несколько единиц мкВт/см2);
б. низкие рабочие напряжения (1,5…5 В) и хорошая совместимость с КМОП-
ИМС;
в. удобное конструктивное исполнение – плоская форма экрана и
ограниченная толщина индикатора (до 0,6 мм);
г. большая долговечность (около 10-12 лет).
Основными недостатками являются сравнительно малое быстродействие, ограниченный угол обзора и необходимость внешнего освещения.
Жидкие кристаллы (ЖК) называют также анизотропными жидкостями, электрические и оптические свойства которых зависят от направления их наблюдения. Плотность ЖК близка к плотности воды и незначительно отличается от единицы. ЖК являются диэлектриком, выталкиваются из магнитного поля, имеют удельное сопротивление 106…1010 Ом.см и зависят от наличия и концентрации проводящих примесей.
Вследствие анизотропии свойств в ЖК наблюдаются электрооптические эффекты, связанные с движением вещества – динамическое рассеяние (ДР), а
7а) б)
Рисунок .1.18.2.. Конструктивные схемы ЖКИ. Конструкция ЖКИ, работающих на отражении (а) и на просвет (б).
также с поворотом молекул в электрическом поле – твист-эффект (ТЭ) и эффект гость-хозяин (Г-Х). Основой простейшего индикаторного элемента с использованием ЖК являются две стеклянные пластины 1 и 3. Вне зависимости от используемого электрооптического эффекта ЖКИ разделяются на два класса: индикаторы, работающие на просвет и на отражение. У первых (б) обе стеклянные пластины прозрачны, электродами служат прозрачные плѐнки (двуокись олова) 4 и 5, между которыми помещено ЖК вещество 6. У вторых (а) электрод 4 изготовлен в виде зеркала, а электрод 7 является прозрачным.