Приборы,отображающиеоптическуюинформацию
Информация,полученнаяврезультатефотоэлектрическогопреобра-зованияваналоговомивцифровомвиде,частоиспользуетсякакизобра-жениенаэкране.Ранееужеупоминалось,чтодляэтойцелиприменяетсяэлектронноеустройство–кинескоп,гдеэлектронныйлуч,управляемыйвходнымнапряжением,создаетнасветочувствительномслоесветящиесяточки.Изэтихсветящихсяточек,имеющихразличнуюинтенсивность,иформируетсяизображениевэлектронно-лучевыхкинескопах,знакомыхкаждомуизнаспобытовымтелеприемникам.Внастоящеевремяболь-шуюраспространенностьполучилитакжеплоскиеэкраны–дисплеи.Крометелевизоров,онииспользуютсявфото-ителекамерахидругихбытовыхиспециальныхприборах.Чащевсегоприменяютсяэлектролю-минесцентныеижидкокристаллическиедисплеи,хотявнекоторыхслу-чаяхполучилираспространениеиплазменныедисплеи.Рассмотримкрат-коконструкциюипринципдействияэтихприборов.
Электролюминесцентныедисплеи
Преждевсегонапомнимфизическиепроцессы,которыележатвосновеявленияэлектролюминесценции.Вообщелюминесценциейна-зываетсяоптическоеизлучение,возбуждаемоеввеществезасчеткако-го-либовидаэнергии.Этоизлучениепредставляетсобойизбытокнадтепловымизлучениемипродолжаетсяпослеокончаниявозбуждения.Вещества,способныесветитьсяподдействиемразличногородавозбу-ждений,называютсялюминофорами.Вэлектроникечащевсегоис-пользуетсяэлектролюминесценция.Нарис.8.40данаэнергетическаядиаграмма,позволяющаяпроследитьпроцессвозникновенияизлуче-нияприприложенииэлектрическогополякплоскомуконденсатору,междуобкладкамикоторогопомещенлюминофор.
Процессвозникновениясвеченияначинаетсястуннелированияэлектронасдискретногосостояниянаграницеразделаизолятор–люминофорвлюминофор1(рис.8.40).Далееэтотэлектронускоряетсяподвлияниемприложенногоэлектрическогополя2,набраввпроцессеэтогоускоренияэнергию(примерно1,5…10эВ),электронионизируетспомощьюударнойионизациилюминесцентныецентры,содержа-щиесявлюминофоре.Этотпроцессчастоназываютактивациейлюми-несцентногоцентра3.Затемпроисходитвозвращениецентракперво-начальномусостоянию,чтоприводиткизлучениюфотонасэнергией,
Изолятор
e 2
E 1
Дискретныйцентрлюминесценции
e
e
3 4
Изолятор
e
Люминофор
Рис.8.40.Энергетическаядиаграмма,иллюст-рирующаяпоследовательностьпроцессавоз-никновенияизлучениявэлектролюминес-центномустройстве
соответствующейразницемеждувозбужденнымиосновнымсостоя-ниями4.Основныезакономерностиэтогопроцессахорошоизученывмногочисленныхработах(см.,например,[8.19]),ноисследованияпро-должаютсядосих.Нарис.8.41данатипичнаясхемапоследовательно-стирасположенияслоеввустройствеэлектролюминесцентногодис-плея[8.20].
нм
300 Отражающийэлектрод(Al)
300 Верхнийизолятор
500 Электролюминофор
300 Нижнийизолятор
300 Прозрачныйэлектрод(окисьиндия,олова)
Стекляннаяподложка
Изображение
Рис.8.41.Типичнаясхемаструктурыэлектролюми-несцентногоприбора
Основойэлектролюминесцентногодисплея(ЭЛД)являетсяструкту-раметалл–диэлектрик–полупроводник–диэлектрик–металл(МДПДМ).Перечисленныеслоиобычнонаносятсянапрозрачнуюподложку,со-ставкоторойопределяетсятемпературойпроцессов,используемыхприизготовленииприбора.НаиболеечастоупотребляетсястекломаркиCorning7059,котороенеменяетсвоихоптическихимеханическихсвойствдо650С,приэтомонодостаточнонизкойстоимости.Под-ложки,позволяющиеиспользоватьтехнологииприболеевысокихтемпературах,обычнонапорядокдороже.Первыйслой,наносимыйнатакуюподложку,–прозрачныйпроводящийэлектрод.Наиболеечастодляэтойцелииспользуютсяокислыиндияиолова,имеющиесопро-тивление5Ом/квадратдлятолщинвдиапазоне300…500нм.Затемпоследовательнонаносятсяслоитолщинойв250…500нмпрозрачногодиэлектрика,500…1000нмполупроводниковоголюминофораиснова250…500нмпрозрачногодиэлектрика.ПовышенныетребованияксвойствамдиэлектрикарезкоограничиваютчислопригодныхдляЭЛДматериалов.Деловтом,чтоонидолжныобладатьвысокойдиэлектри-ческойпроницаемостьюивысокимпробивнымнапряжениемодно-временно.Ночащевсеговдиэлектрикахцифры,характеризующиеэтипараметры,обратнопропорциональныдругдругу.Дляудобствавыбо-раматериалапригодногодляпроизводстваЭЛД,закритерийоценкибылопринятопроизведениеупомянутыхпараметров.Получаемыйта-кимобразом«показателькачества»былрассчитанипротабулировандлябольшогоколичестваматериалов.Диапазонзначенийвыбранногопараметракачествабылопределенпооптимумунауровне3…25мкКл/см.Наиболееудачныминапрактикеоказалисьматериалы,длякоторыххарактерныцифрыот3до7мкКл/см.
Выборполупроводниковыхлюминофоров,какидиэлектриков,ог-раничиваетсяспецифическимитребованиями,налагаемымиконструк-циейирежимамиработыЭЛД.Во-первых,шириназапрещеннойзоныэтихматериаловдолжнабытьбольшеэнергиифотонов,генерируемых
центрамилюминесценции.Во-вторых,материалнедолженпоглощатьвидимыйсвет.Толькоэтидватребованиянепозволяютиспользоватьматериалысзапрещеннойзонойменьше3,1эВ.Третийважныйпара-метр–напряжениепробоя.Исходяизтого,чтодлявозникновенияударнойионизацииэлектрондолжениметьэнергиюбольше1,5эВ,напряжениепробоядолжнобытьнеменее106В.ЗадачейЭЛДявляет-сясоздатьсистемулибочерно-белого,либоцветногоизображения.ВпервомслучаевкачествелюминофорачащевсегоиспользуютZnS:Mn.Нарис.8.42приведенлюминесцентныйспектртакогоматериала.
Относительнаяинтенсивность,%
100
80
60
40
20
безфильтраскраснымфильтром
0
400 450 500 550 600 650 700
Длинаволны,нм
Рис.8.42.ЭлектролюминесцентныйспектрZnS:
легированныйMn–сплошнаялиния;эмиссионныйспектр,полученныйсприменениемфильтраCdSxSe1–x,убирающегокоротковолновую частьMn-спектра,–штриховаялиния
Изрис.8.42видно,чтоэмиссионныйспектрпредставляетсобойширокийспектрсмаксимумомпри585нм.Такойспектральныйдиа-пазониспользуетсявчерно-белыхдисплеях.Чтокасаетсяматериалов,используемыхдлясозданияцветныхдисплеев,тонарис.8.42можноувидеть,чтокрасныйэмиссионныйспектрполучаютспомощьюкрас-ногофильтра,изготовленногоизCdSxSe1–x.Такойфильтротрезаетко-ротковолновуючастьспектраиоставляеттолькокраснуюсоставляю-щую.Излюминофоров,которыеизлучаюткрасныйсвет,назовемZnS,легированныйSmиCl,атакжеCdS,легированныйEu.Нарис.8.43данспектрэлектролюминесценциидляпервогоизних.Видно,чтоэмисси-онныйспектрсостоитизтрехосновныхпиков568,604,651нм,чтовполнеобеспечиваеткраснуюсоставляющуюспектра.
Зеленыйсветчащевсегополучают,используяZnS,легированныйтербием(Tb).Каквидноизрис.8.44,зеленыйсветобеспечиваетпри-
сутствиевспектренаиболееинтенсивнойлиниипри550нм.
Синийцвет(рис.8.45)обеспечиваетсялюминофорамиизтакихма-
териаловкакCaGa2S4:Ce;SrGa2S4:CeиBaGa2S4:Ce.Изнихнаиболееглубокийсинийцветсоответствуетлюминофорунаосновестронция,анаибольшаяинтенсивностьсвойственнаматериалускальцием.
Конструкциямногоцветныхэлектролюминесцентныхдисплеевпо-казананарис.8.46.
Относительнаяинтенсивность,%
100
80
60
40
20
0
400 450 500 550 600 650 700
Длинаволны,нм
Рис.8.43.СпектрэлектролюминесценцииотZnS,легированномсамариемихлором:
преобладающаяэмиссияпри6521нмобеспечиваеткрасноесвечение
Относительнаяинтенсивность,%
100
80
60
40
20
0
400 450 500 550 600 650 700
Длинаволны,нм
Рис.8.44.ЭлектролюминесцентныйспектрдляZnS,ле-гированноготербием:
интенсивнаяэмиссияпри550нмобеспечиваетзеленыйцвет
Интенсивность,произв.ед.
CaGa2S4Ce
SrGa2S4Ce
BaGa2S4Ce
400 500 600 700
Длинаволны,нм
Рис.8.45.СпектрэлектролюминесценциидляматериаловтипамGa2S4,(м–Ca,SrилиBa),легированныйСе:
синийцветобеспечиваетсямаксимальным излучениемпримернопри450нм
Al-электродыДиэлектрик
1-,2-,3-люминофоры
ДиэлектрикПолупрозрачные
электроды
Стекляннаяподложка
Изображение
1-,2-,3-фильтрыПолупрозрачные
электроды
Диэлектрик
Широкополосныйлюминофор
ДиэлектрикМеталлическийэлектрод
Стекляннаяподложка
Изображение
а б
Рис.8.46.Схематичноерасположениеэлементовуправлениявпикселемногоцветногоэлектролюминесцентногодисплеясиспользованиемцвет-
ныхлюминофоров(а)ицветныхфильтров(б):
1–красный,2–зеленый,3–синий
Изрис.8.46видно,чтокаждыйпиксельсостоитизтрехпервичных
«подпикселей»,каждыйизкоторыхэмитируетодинизосновныхцве-тов.Этиполоскилюминофоровобразуютсяврезультатепроцессовфотолитографиипомерепоследовательногонанесениянадиэлектрик.Преимуществоэтойсхемызаключаетсявнаиболееэффективномис-пользованиисвеченияоткаждогоиндивидуальноголюминофорабезприменениядополнительныхфильтрови вдовольнопростойсхемеуправления.Этодостигаетсяврезультатевесьмасложнойтехнологииполученияполосоклюминофоровнапикселе,чтобыобеспечитьвысо-куюэффективностьлюминофоров,т.е.высокуюосвещенностьикон-трастность.Устройствомногоцветногодисплеясиспользованиемлю-минофорасширокимспектромизлучениямалоотличаетсяпоконструкцииотчерно-белоговарианта.Добавляетсятолькосистемафильтровдляполученияизлучениятрехосновныхцветов.Этовсвоюочередьзаставляет«инвертировать»всюконструкциюотносительнонаблюдателяизображенияиз-затого,чтосвет,преждечемпопастьнавыходприбора,долженпройтичерезфильтр.Основноепреимуществотакойконструкции–большаяпростотапроизводства,хорошаясогла-сованностьмеждуцветамиипрекраснаяконтрастность,таккакболь-шаячастьфоновогосветовогопотокапоглощаетсяфильтрами.Глав-нойжетрудностьюэтоговариантаявляетсясложностьполучениявысокойинтенсивностисвеченияширокозонноголюминофора.Этотребованиеобусловленооченьмаленькойэффективностьюфильтров,поглощающихдо80%падающегосвета.
Жидкокристаллическиедисплеи
Жидкимикристаллами(ЖК)называютособоесостояниенекото-рыхорганическихвеществ,вкоторомони,обладаянекоторымисвой-ствамижидкости(например,текучестью),сохраняютопределеннуюупорядоченностьврасположениимолекул.ВсоответствиисэтимЖКобладаютанизотропиейрядафизическихсвойств,котораяхарактернаобычнодлякристаллов.ЧащевсегоЖКсостоятизмолекул,имеющихудлиненную«палочкообразную»форму.ДляустройстваЖК-дисплеяобычноиспользуетсянематическиежидкиекристаллы.
Рис.8.47.Структуранематическогожидкогокристалла
Какпоказанонарис.8.47,уд-линенныемолекулытакогокри-сталлапараллельны,носдвинутывдольсвоихосейоднаотноси-тельнодругойнапроизвольноерасстояние.ТакойЖКпомещает-сямеждудвумястекляннымипла-стинами,которыеимеютспеци-альныйрельеф(бороздки),задающийнаправленностьмоле-кулвдвухкрайнихслояхЖК.Бо-роздкирасположенытак,чтовсе
онипараллельныдругдругунаоднойпластине,ноперпендикулярны
таковымнавторойподложке.Онинужныдлятого,чтобы,соприкаса-ясьсним,молекулывпервомслоеЖКполучилиодинаковуюначаль-нуюориентациювовсехпикселях.Онистараются«улечься»вдольэтогонаправления.Нотаккакнаправлениябороздокнаобкладкахор-тогональныдругдругу,томолекулымогутплавноповорачиватьсяна90помереудаленияотоднойобкладкикдругой.Можнообразноска-зать,чтомолекулыЖК«скручиваются»поспираливпромежуткеме-ждудвумяпластинамиисоответственноповорачиваетсяплоскостьполяризациипадающегонапластинуизлучения.Иначеговоря,моле-кулыЖК-нематикаобладаютспособностьюповорачиватьвекторпо-ляризациисветовойволнынанекоторыйуголвплоскости,перпенди-кулярнойраспространениюлуча.Полученнуюконструкциюпомещаютмеждусоответственносориентированнымиитожескре-щеннымиполяризаторами.Вэтомслучаеплоскостьполяризациисве-та,проходячерезЖК,также«скручивается»иизлучениесвободнопроходитчерезвыходнойполяризатор(рис.8.48,а).Еслитеперьпри-ложитькпрозрачнымэлектродам,нанесеннымнаподложки,электри-ческоенапряжениеопределеннойвеличины,томолекулыЖКвыстро-ятсяпополю,вращениеплоскостиполяризациинебудетиметьместоисветнесможетпройтичерезсистему(рис.8.48,б).ЭтотпроцессвзаимодействияэлектрическогополясЖКназываетсятвист-нематическимполевымэффектом(twistednematicfieldeffect).Меньшие,посравнениюсзапирающими,напряжениялишьуменьшатуголповоротаполяризации,итолькоопределеннаячастьсветовогопотокасможетпройтичерезописаннуюсистему.
Следовательно,изменениенапряженияможетвлюбыхпределахмодулироватьинтенсивностьпроходящегосвета,пропорционального
уровнюинформационногосигнала.Измененияполяризационногосо-стоянияЖКполностьюобратимы.Приснятииэлектрическогонапря-женияматериалвозвращаетсявисходноесостояние,причемсдоста-точнобольшойскоростью.Дляполучениясложнойинформацииввиде
СветПрозрачные
электроды
Молекулынематика
ПоляризаторОриентирующие
пластины
V
Электрическоенапряжениенаэлектродахотсутствует
Напряжениеподано
а б
Рис.8.48.ПринципдействияячейкидисплеянаосноветонкогослояЖК,заключенногомеждускрещеннымиполяризаторомианализатором:
накаждыйизнихнанесенпрозрачныйэлектроддляподачимодулирующегонапряжения
текстаилиизображениянадонаобкладкахописаннойконструкциирасположитьбольшоеколичествоизолированныхдруготдругаэлек-тродов,которыесоздаютразныеэлектрическиеполявотдельных,вы-бранныхпопрограмме,точках.Вкачествеэлемента,управляющегонапряжениемнапрозрачныхэлектродах,наиболеешироковнастоя-щеевремяиспользуютсяматрицытонкопленочныхполевыхтранзи-сторов(ТПТ)сизолированнымзатвором.Нарис.8.49,апоказанасхе-матичнаяструктураоднойизвозможныхконструкцийтакогоприбора,встроенноговобщуюсхемупикселядлямодуляциипроходящегосве-та.МожновидетьпоперечныйразрезотдельнойячейкиЖКД,где,кромеописанныхранееэлементов,включенещеиуправляющийТПТ.Настекляннойподложке,объединеннойсполяризатором,нанесентонкийслойаморфногоилиполикристаллическогокремния,вкоторомформируетсяМДП-транзистор.Онсостоит,какобычно,изметалличе-скогозатвора,диэлектрика,отделяющегоегоотполупроводника,идвухэлектродовкистокуистоку.Нарис.8.49,бизображенапринци-
пиальнаясхемавключениятонкопленочноготранзисторавсистемууправлениясостояниемЖК-ячейки[8.21].
Тонкопленочныйполевойтранзистор,какбылосказано,формируется
ваморфномлибополикристаллическомполупроводникенастекляннойподложке.Получениеполикристаллическогокремнияизаморфного,
Поляризатор
СтекляннаяподложкаЦветнойфильтрПрозрачныйэлектрод
Ориентирующийслой
Шинаистока
Шина
ЖК затвора ТПТ
Затвор
Сток
ТПТ
Исток Сток
Ориентирующийслой
ЖК-
ячейка
Исток
Затвор
Диэлектрик
СтекляннаяподложкаПоляризатор
а б
Рис.8.49.СтруктуратонкопленочногополевоготранзисторавсоставеячейкиЖКД(а)исхема соединенияэлементовТПТсконтактнымилиниями,покоторымподаетсявнешнийинформационныйсигнал(б)
нанесенногонастекло,производитсяотжигом.Вэтомслучае,какидлялюминесцентногодисплея,наиболеесущественвопросотемпературекристаллизации.Наиболеепрогрессивнымможносчитатьприменениеметодалазернойкристаллизации[8.23–8.25].Вэтомслучаеудаетсяпо-лучитьтекстурированныепленкиполикремниядаженастеклянныхподложкахстемпературойразмягченияниже350С.Вработе[8.26]описанновыйтипЖК-материалов–жидкокристаллическийкомпо-зит.ОнпредставляетсобойзакапсулированныевполимернуюматрицуразличныетипыЖК(КПЖК).ПолученныепленкипозволяютупроститьтехнологиюЖКДзасчетотказаотполяризаторови,возможно,цветныхфильтров[8.26,8.27].КаждыйТПТсоединенсконтактнымилиниямиистокаизатвора.Контактстокаподключенкпрозрачномуэлектроду,играющемурольобкладкиконденсатора,диэлектрикомкоторогослу-житЖК.Кактольконалинииистокаилизатвораприходитинформаци-онныйсигнал,соответствующаяконденсаторнаяячейкабыстрозаряжа-
етсятоком,протекающимчерезтранзистор,ипропусканиесветамоду-лируется.Топологическоерасположениеперечисленныхэлементовпикселя показанонарис.8.50,откудаясно,чтосамТПТзанимаеточеньмалуючастьегорабочейплощади,авсеостальноезанятополупрозрач-ныммодулирующимэлектродом.
ТПТ
Шиназатвора
ИстоковаяшинаСтоковый
электрод
а б
Рис.8.50.ТопологияячейкиЖКД:
а–схемарасположенияэлементовпикселя;б–фотографияфрагментаматрицыЖКДиотдельногопикселя;шаграсположенияпикселей120...150мкм
ВслучаеизготовленияцветныхЖКДкописаннойконструкцииприбавляютсяещеицветныефильтрынакаждыйпиксель,какэтобы-лоивслучаеэлектролюминесцентныхдисплеев.РасположениетакихфильтроввобщейсхемеЖКДизображенонарис.8.51.
ШиназатвораШинаистока
Транзистор
КЗС
ПоляризаторЦветныефильтры
Поляризатор Ориентирующийслой
Рис.8.51.РазрезЖКД,показывающийсхемувзаимногорасположенияэлементов
Дляполнотыкартинынеобходимонапомнить,чтозаполнениежидкокристаллическимвеществоммежэлектродногопространства
требуетсохраненияпараллельностиподложек,накоторыхформирует-сявсяинфраструктураЖКД.Этоосуществляетсярасположениеммеждуподложкамиспециальных,калиброванныхпоразмеручастиц(например,шариков).Послезаполненияэтогопространстваоногерме-тизируется(рис.8.52).
Цветныефильтры Матрицатранзисторов
Ориентирующийслой
Калиброваннаяпрокладка
Герметизация
Жидкийкристалл
Рис.8.52.ТипичнаяконструкциямежэлектродногопространстваЖКД
Рабочийслой
Нижнийэлектрод
Зеркало
Свет
Вакуумно-люминесцентнаялампасхолоднымкатодом
Рис.8.53.СистемаосвещенияЖКД
Инаконецнеобходимокописаннойконструкцииприсоединитьис-точниксвета,которыйнедолженизменять«плоскостности»ЖКД.Однаизтакихсистемосвещенияпоказананарис.8.53.
Плазменныедисплеи
Впоследнеевремядовольноширокосталиприменятьсяпламенныедисплеи(ПД)[8.22].ПринципработыПДмалоотличаетсяотлюми-несцентных.КакивЭЛД,вПДсветящимсяэлементомявляетсялю-минофор,который,однако,светитсянеподвлияниемприложенногонапряжения,аподвоздействиемфотонов.Этифотонывозникаютвплазменномразрядеинертногогаза,находящегосямеждуобкладками
каждогопикселяПД,приприложениикобкладкамвысокогонапряже-ния.Образноговоря,каждыйпиксельпредставляетсобойминиатюр-нуюфлуоресцентнуюлампочку.Взависимостиотприродылюмино-форакаждыйпиксельизлучаетодинизосновныхцветов(красный,зеленый,синий).Дляпостоянногосвеченияплазмынеобходимонапрозрачныхэлектродахподдерживатьпеременноенапряжение.Изме-нениеввеличинеэтогонапряжениянадругихспециальныхэлектродахобеспечиваетизменениеинтенсивностисвеченияпикселя.Понятно,чтодляполученияхорошегоразрешенияразмерпикселядолженбытьминимальным,аколичествопикселей–оченьбольшим.ОсновнойтрудностьюприизготовлениипикселейПДявляетсясозданиенадеж-ныхиминимальныхпоразмеруперегородокмеждупикселями.Этиперегородкидолжныобладатьбольшимотношениемвысотыкширине(аспектноесоотношение)–длямаксимальнополезногоиспользованияплощадиПД,инадежнопримыкатькобкладкам–дляразделенияпик-селейдруготдруга(рис.8.54).Проводникидляподводавысокогона-пряжениянапереднейпанелидолжныиметьвысокуюпрозрачность.Внастоящеевремяминимальныйдостигнутыйразмерпикселя–долимиллиметра.
Передняястекляннаяподложка
ПлазменныйэлектродЭлектрод
управления
Диэлектрики
Сепаратор
К З С
Люминофоры
Адресныеэлектроды
Задняястекляннаяподложка
Рис.8.54.Схематическоеизображениефрагментаплазменногодисплея
Перечисленныеконструктивныесложности,атакженеобходи-мостьиспользованиябольшогонапряжениянавысокихчастотах(сле-довательно,высокогоэнергопотребления)непозволяютпокаширокоиспользоватьПДвпортативныхустройствах.
ЛИТЕРАТУРА
МирошниковМ.М.Теоретическиеосновыоптико-электронныхпри-боров/М.М.Мирошников.– Л. :Машиностроение,1977.–414с.
ЗдорC.Е.Оптическийпоискираспознавание/C.Е.Здор,Б.Б.Ши-роков.– М.:Наука,1973.– 240с.
РогальскийА.Инфракрасныедетекторы/А.Рогальский.–Новоси-бирск:Наука,2003.– 636с.
КриксуновЛ.З.Справочникпоосноваминфракраснойтехники/Л.З.Криксунов.– М. :Сов.радио,1978.– 400с.
Справочникпоинфракраснойтехнике.Т.3.– М. :Мир,1999.–472с.
КременчугскийЛ.С.Сегнетоэлектрическиеприемникиизлучения/Л.С.Кременчугский.–Киев:Науковадумка,1971.– 236с.
КлимовА.Э.МногоэлементныефотоприемныеустройствадальнегоИК-диапазонанаосновегетероэпитаксиальныхпленокPbSnTe,легированныхIn,наBaF2/А.Э.Климов,В.Н.Шумский//Матричныефотоприемныеуст-ройстваинфракрасногодиапазона.–Новосибирск:Наука,2001.–376с.
ФранцузовА.А.AMultiinputElectrometricAmplifier–MultiplexerOpe-
rableatCryogenicTemperatures/А.А.Французов,Н.В.Сапожникова,Г.Н.Феофанов//Микроэлектроника.–1996.–Т.25, №4.–С.242.
БоккН.Э.МультиплексорнаосновекриогенныхтранзисторовдлягибридногоФПУсверхдальнегоИК-диапазона/Н.Э.Бокк,Е.И.Черепов//Автометрия.–1998.– №1.–С.3.
КлименкоА.Г.ADeviceandMethodforPlasticStrainMeasurementsofMicrosamples/А.Г.Клименко,В.Г.Войнов,А.Р.Новоселов//Приборыитехникаэксперимента.–1996.–№6.–С.119.
Физико-химическиеитехническиеосновымолекулярно-лучевойэпитаксиисоединенийCd1-xHgxTe(КРТ)/Ю.Г.Сидоров,С.А.Дворецкий,В.С.Варавин,Н.Н.Михайлов//Матричныефотоприемныеустройстваин-фракрасногодиапазона.–Новосибирск:Наука,2001.– 376с.
ФотоприемныеустройстванаосновеслоевКРТ,выращенныхмето-доммолекулярно-лучевойэпитаксии/В.Н.Овсюк[идр.]//Матричныефо-топриемныеустройстваинфракрасногодиапазона.–Новосибирск:Наука,2001.–376с.
Фотоприемникизарядовойинжекциинаарсенидеиндия/А.П.Ков-чавцев[идр.]//Матричныефотоприемныеустройстваинфракрасногодиапа-зона.–Новосибирск:Наука,2001.– 376с.
ЕгороваС.Д.Оптико-электронноецифровоепреобразованиеизо-бражение/С.Д.Егорова,В.А.Колесник.– М. :Радиоисвязь,1991.–216с.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Представленныевданнойкнигематериалыобразуютбазисдляпроектированияразнообразныхсенсоровтермическогосигналаира-диационныхсенсоровоптическогоиинфракрасногоизлученияспеци-альногоназначения.Примерыпрактическойреализациитеоретическихположений,рассмотренныхвнастоящемпособии,представленывгла-вах3,7 и8.
Дальнейшееразвитиетермическихирадиационныхсенсоровопре-деляетсядостижениямивобластиматериаловедения,технологииформированиясенсорныхструктур,прогрессомвинтегральнойэлек-троникеитребованиямирынка.
НОВЫЕМАТЕРИАЛЫ
Хотякремнийиостаетсяосновнымматериаломмикросистемнойтехники,переченьматериалов,используемыхдляизготовлениясенсо-ровиактюаторов,неуклоннорасширяется.Дляинтегральныхтерми-ческихсенсоров,например,применяютсятакиеметаллы,какплатина,висмут,никель,медь,которыенетипичныдляпроизводствакремние-выхмикросхем.Постепеннорасширяетсяприменениепленокполи-кристаллическогоимонокристаллическогокарбидакремниядляизго-товлениятермическихсенсоров,чтопозволяетрасширитьихтемпературныйдиапазондо500...700C.
Особенноактивноновыематериалыприменяютсядляпостроениясенсоровэлектромагнитногоизлучения.Возможностьиспользованиявсоставекомпонентовмикросистемнойтехникитакихматериалов,какAlGaAs,HgCdTe,основываетсянадостиженияхвобластитехнологии
микро-инаноэлектроники.
ТЕХНОЛОГИЯ
Технологиясозданиямикросистемимеетрешающеезначениедляихуспешнойкоммерческойреализации.Прогрессвобластимикросистемсвязанпреждевсегоссозданиемметодовпрофилированияпластин,прямогосращиванияилиэлектростатическогосоединенияотдельныхэлементов.Приэтомоказалосьвозможнымнетолькореализоватьраз-нообразныеконструктивныеформыкомпонентовмикросистем,ноисоздатьмеханическуюихимическуюзащитуважнейшихэлементовмикросистем.Эточрезвычайноважновпрактическомотношенииивомногихслучаяхопределилокоммерческийуспехразработки.
Переходкновымтипамструктур–квантовымточкам,квантовымнитям,сверхрешеткам,имеющимхарактеристическиеразмерывна-нометровомдиапазоне,открылуникальныевозможностидляуправле-нияхарактеристикамирадиационныхсенсоров.Практическаяихреа-лизациясталавозможнапослеразработкиспециальнойтехнологиисозданиянаноэлектронныхструктур.Исследованиявобластинано-технологийещедалекиотзавершения,однакоужеможноговоритьоначалеразвитиянаносистемнарядустрадиционнымимикросистема-мииихкомпонентами.
ЭЛЕКТРОНИКА
Общейтенденциейразвитиятермическихирадиационныхсенсо-ровявляетсяобъединениенаодномкристаллекакчувствительногоэлемента,такиэлектроники,обрабатывающейсигнал.Степеньпреоб-разованийаналоговогосигналасенсоранеуклонноповышается.Такиеинтеллектуальныесенсорыпозволяютполностьюиличастичноис-ключитьвнешниеэлектронныецепиисоединительныепроводникииповыситьнадежностьработымикросистемы.Врядеслучаевинтеллек-туальныесенсорыдопускаютвозможностьсамокалибровки.
Этиположительныекачестваобычно(ноневсегда!)перекрываюттакиенедостаткиинтеллектуальныхсенсоров,какотносительновысо-каястоимостьпосравнениюсобычнымимикросистемамиислож-ностьобеспечениянадежнойработыэлектроникисенсоравжесткихтемпературныхусловиях.
РЫНОК
Секторрынка,связанныйсприменениемтермическихирадиаци-онныхсенсоровиактюатороввсоставемикросистемимеетхорошиекоммерческиеперспективы.Этосвязановпервуюочередьсразнооб-разиемобластейихпримененияиэффективностьюдостигаемыхприэтомрезультатов.
Термическиесенсоры,например,широкоприменяютсявконди-ционерах,холодильниках,различныхнагревателяхинагревательныхсистемах,встиральныхмашинахисистемахпожарнойсигнализации.Радиационныесенсорыпозволяютобеспечитьнадежнуюохрануобъ-ектовотпроникновенияибезопаснуюработуспромышленнымобо-рудованием.Микросистемы,всоставкоторыхвходяттермическиеирадиационныесенсоры,обеспечиваютэкономичныйрасходтопливаприобогревезданий.
Термическиеирадиационныесенсорынашлиширокоеприменение
ввоеннойтехнике.Например,приборыночноговидениясталиваж-нымэлементомоснащениявсехродоввойск.
Уровеньтребованийккомпонентаммикросистемнепрерывнопо-
вышается.Этозаставляетразработчиковсоздаватьсенсорыиактюато-ры,которыедолжныработатьприболеевысокихтемпературах,бытьвысокоустойчивымикхимическимирадиационнымвоздействиямиобладатьприэтомбольшейнадежностью,чемсовременныекомпонен-тымикросистем.
Авторынадеются,чтоданнаякнигаокажетсяполезнойдляразви-тиямикросистемнойтехники.
УЧЕБНОЕИЗДАНИЕ