43.Эффект деформации ориентированных фаз в жидких кристаллах. Достоинства жидкокристаллических индикаторных приборов.
К нематическим жидким кристаллам с очень высокой степенью частоты и с ориентацией осей молекул перпендикулярно поверхности электродов свойственен эффект деформации ориентированных фаз. Этот эффект проявляется способностью молекул вещества изменять направление поляризации падающего света. Контрастность индикаторных приборов использует этот эффект 100:1 и может превысить эту величину. Этот эффект в зависимости от длины волны падающего светы проявляется в изменении цветовых свойств, частности между пороговым напряжением приблизительно 5В и напряжением насыщения 35В можно наблюдать 5 интерференционных максимумов и минимумов при работе в белом свете с повышением напряжения можно зафиксировать цвет, начиная от черного с переходом через ряд оттенков серого до почти белого и дальше желтый, оранжевый, красный, пурпурный, синий и зеленый.
Возбуждение ячейки при использовании этих эффектов может осуществляться как постоянным так и переменным напряжением. Для повышения срока службы (надежности) жидкокристаллических индикаторных приборов их питают переменным напряжением исключая направленный характер электрохимических процессов.
Жидкокристаллические индикаторные приборы могут быть практически любых размеров. Имеют высокую контрастность при значительной освещенности помещения. Их можно выполнять совместно с управляющими интегральными схемами. Индикаторные приборы на жидких кристаллах имеют ряд существенных преимуществ по сравнению с индикаторными приборами других типов, что делает их перспективными. Они простые, дешевые и самое главное потребляют очень малую энергию. Так как в жидкокристаллических индикаторных приборах с эффектом динамического рассеивания света, мощность потребления индикаторами равна десяткам мкВТ/см2, а в жидкокристаллических индикаторных приборах на основе двух других эффектах обычно на порядок ниже 1 мкВТ/см2. Отказы индикаторов на жидких кристаллах возникает из-за уменьшения контрастности, изменения цвета, ухода рабочей температуры за пределы допуска.
В настоящее время ведутся работы направленные на повышение надежности этих индикаторов и их быстродействия. С этой целью исследуются новые вещества для жидких кристаллов, применяются меры обеспечивания их высокой частоты и герметизации.
44.Индикаторные приборы на светоизлучающих диодах.
Индикаторные приборы на светоизлучающих диодах. Эти индикаторные приборы относятся к полупроводниковым индикаторным приборам. Работа их основана на явлении инжекционной люминесценции в полупроводниках. Инжекционная люминесценция возникает при прохождении тока через прямосмещенный p-n переход (эффект Лосева в 1923). Другими словами световое излучение возникает при инжекции не основных носителей (электронов) через p-n переход. Инжекция носителей заряда эквивалентна переходу электронов из валентной зоны в зону проводимости, т.е. изменению их энергии часть которой превращается в световое излучение.
Более широкое исследование этого явления в 50-ых годах привело к созданию светоизлучающих диодов. Основными материалами для их создания являются: тройные соединения Ga-Al-As или Ga-As-P. Более широкое применение нашли светодиоды на основе соединения Ga-Al-As. Так как с помощью него достигнуты более высокие значения квантовой эффективности и он более дешевый материал. С точки зрения к требованию качества материалов светоизлучающий диод более прецизионный чем диод или транзистор. Конструктивно светоизлучающие диоды может выполняться в металлостеклянном корпусе с полимерной герметизации и может быть бес корпусным.
Первая конструкция позволяет достичь стабильных параметров, высокой надежности при широком изменении механического воздействия и климатических условий. Полимерная герметизация дает возможность несколько увеличить квантовый выход излучения, повысить надежность, уменьшить габариты. Бес корпусные светоизлучающие диоды используются в миниатюрной герметизированной аппаратуре.
Рассмотрим упрощенную конструкцию светоизлучающего диода с полимерной герметизацией например светоизлучающего диода АЛ307 (Ga-Al-As).
1 – медный держатель, который обеспечивает высокую эффективность теплоотвод от кристалла – 2. Диаметр полимерной линзы – 3 равен 4мм. Масса о,25г. Светоизлучающие диоды применяются для создания цифросинтезирующих индикаторов, которые используются в устройствах отображения информации. Этому способствует высокая яркость свечения, возможность сопряжения с интегральными схемами, высокое быстродействие, надежность, механическая прочность. Например, одноразрядный семисигментный индикатор (Ga-As-P) типа АЛС314А имеет следующий вид.
Рисунок 9 - 1 – сегмент, 2 – корпус (пластмассовые), 3 – децимальная точка, 4 – вывод.
Комбинации сегментов осуществляемые внешней коммутацией с использованием интегральных микросхем, позволяет воспроизводить цифры от 0 до 9 и децимальную точку. Девятиразрядный семисегментный индикатор АЛС318А (Ga-As-P).
Рассеиваемая мощность на знаки при включенных семисегментах и точки 45мВт, однако при увеличении размеров знаков стоимость индикаторных приборов увеличивается, повышается потребляемая мощность. Светоизлучающие диоды используются для создания матричных экранов.