2. Напівпровідникові індикатори

Напівпровідникові індикатори (НПІ) відрізняються, насампе­ред, тим, що можуть перекрити весь видимий діапазон спектра (рис. 4.12). В основі їх дії лежить інжекційна люмінесценція. Зав­дяки яскравому й чистому світінню, зручності керування, еко­номічності, технологічності, довговічності використання цих при­ладів має безмежні перспективи.

Історично опанування колірної гами йде справа наліво: від чер­воного, через жовтогарячий і жовтий до зеленого. Це було пов’я­зано зі значними успіхами в області технології синтезу GaAsP і GaP. Найбільші принципові труднощі викликало одержання синього світла (матеріал GaN).

Рис. 4.12. Спектральні можливості напівпровідникових індикаторів

У напівпровідникових індикаторах використовуються дві ос­новні конфігурації елементів, які висвічуються (не беручи до уваги одиничні світлодіоди, які широко використовуються для виготов­лення збірних індикаторів):

• семисегментна (рис. 4.13, а), що дозволяє відтворювати всі де­сять цифр і кілька букв (цифровий індикатор);

• матрична (рис. 4.13, б) з кількістю точок 36 (7 х 5 + 1), що відтворює всі цифри, букви й знаки стандартного коду для обміну інформацією (універсальний цифро-літерний індика­тор).

Рис. 4.14. Індикатор зі збільшенням зображення: 1 — випромінювальний кристал; 2 — світловод

Рис. 4.13. Семисегментний цифровий (а) і матричний універсальний (б) знакові індикатори

Для малих за розміром індикаторів використовується моноліт­на конструкція, для більших — з метою економії дорогих мате­ріалів — гібридна, тобто збірна з окремих кристалів. Висока яскравість світіння світлодіодів дозволяє використовувати різні способи збільшення зображення. Крім найпростішого лінзового збільшення досить широко використовуються «псевдосвітловод- ні» конструкції (рис. 4.14). Тут кристал поміщений у підставку конічного прорізу у пластмасовій пластині. Іноді внутрішні стінки такого світловоду металізують, а зверху поміщають пластмасову лінзорастрову пластину, що «вирівнює» яскравість світіння по площі прорізу. Така конструкція дозволяє одержувати світні пло­щадки, що на порядок перевищують площу кристала. Основна ма­са напівпровідникових індикаторів має малі розміри знаків (Н = 3...7,5 мм), використання оптичного збільшення дозволяє просунутися до Н = 12,5...17,5 мм, у збірних конструкціях реа­лізують Н = 25...50 мм, що дозволяє зчитувати інформацію з відстані 10... 15 м.

Для зручності застосування виготовляються багаторазрядні індикатори (три, чотири, шість, дев’ять і т. д. знаків в одному корпусі), іноді у той самий корпус міститься й монолітна схема ке­рування (дешифратор-формувач).

Важливим і складним є завдання виготовлення приладів з пере­будовою кольору світіння. Найпростіше рішення — розташування декількох різних кристалів в одному корпусі — для індикаторів не завжди підходить. Можуть використовуватися СаР-світлодіоди, леговані одночасно азотом, киснем і цинком, у яких при підви­щенні інжекційного струму послідовно спостерігається червоне, жовте, зелене світіння. Однак колірна насиченість таких приладів невисока. Більш перспективними є структури із двома р-п-перехо- дами й із загальною базовою областю.

Ускладнення світловипромішовального елемента дозволяє роз­ширити його функціональні можливості й у схемотехнічному плані. Так, у ОаР-структурі типу р⁺-п-і-п⁺ фоточутлива і-область утворить внутрішній позитивний зворотний зв’язок (цей прилад являє собою монолітний регенеративний оптрон (див. гл. 6), що складається з р -и-світлодіода й г-/?⁺-фотодіода, пов’язаних елек­трично й оптично), тому такий світлодіод має діністорну вольтам- перну характеристику, тобто здатний «запам’ятовувати».

Прогрес фізики й технології світловипромінювальних діодів дозволив перейти до створення монолітних багатоелементних мат­риць: цілком досяжне одержання І О⁶ пікселів (ЗО 000 знаків) на одному кристалі площею 1,5...15 см². Такі матриці є елементар­ною чарункою збірного напівпровідникового екрана. При використанні елементів, що мають пам’ять та можливість зміни кольору, можуть бути створені досить економічні, малогабаритні, багатобарвні екрани індивідуального користування.