Тиристорлы оптопарлар

Тиристорлы оптопарларда қабылдағыш элемент ретінде кремнийлі фоторезитор қолданылады. Фототиристорлы оптопардың ВАС-ның жиыны 7.13 –суретте көрсетілген.

Қарапайым тиристор тәрізді фототиристор р-п-р-п төртқабатты құрылымды иеленеді. Конструктивті түрде оптопар былай орындалады: кіріс диодтығ кіріс тогының негізгі сәулелену бөлігі фоторезистордың п-облысының жоғарыомдық базасына бағытталған. Соңғы облысындағы р катодына және п анодына оң сыртқы шығыс керенуі келеді.

Сәулелену кезінде п –базасына электрон мен кемтік заряд тасушылар жұбы генерацияланады.п-және р- облыстар арасындағы орта өткелдің электр өрісімен заряд тасушылар бөлінеді. Осылайша электрондар п –базасында, ал кемтіктер р –базасында қалады. Эмиттерлік деп аталатын соңғы өткелдің негізгі емес заряд тасушыларында инжекция болады. Токтың лавин –бейнелі өсуі құрылым арқылы ашуға тиристордың алып келеді. Барлық үш өткел тура бағытта ығысқан болып табылады және фототиристордағы кернеу түсу үлкен мәнде болмайды.

7.13- сурет.

Фототиристорлы оптронның ВАС жиыны

Фототранзистор тәрізді фототиристор фототоктың үлкен ішкі күшейтіуімен сипатталады. Фототранзистордан айырмашылығы фототиристор кіріс диодтың сәулеленуі тоқтаған кезде де қосулы болып қала береді. Осылайша тиристорлы оптопарды басқаратын сигнал тиристордың ашылуы үшін керек тек қысқа период кезінде берілуі мүмкін. Осы арқылы тиристорлы оптопарды басқару үшін қажет энергиянығ кемуіне жетеді.

Тиристорды бекіту үшін оны сыртқы кернеуден босату керек. Егер тиристор айнымалы не пульсациялайтын тізбекке қосылса, онда тиристордың өшірілуі кернеуді төмендеткен кезінде және токты тиристор арқылы кернеу деңгейіне дейін төмендеткен кезінде жүзеге асады.

Сәулеленбеген базалық п-облысқа сай келетін кіріс сигнал жоқ кезде фототиристор арқылы аз көлемді қараңғы кездегі кесу тогы ағады. Қараңғы кездегі ток температураға қатты тәуелді. Температураны 10⁰С-қа көтерген кезде ток екі еселенеді.

Тиристорлы оптопарлар үлкен ток және жоғарывольтты тізбек коммутациясы үшін кілт ретінде қолданылады.

Тиристорлы оптопарлардың қосып –өшірілу уақыты он микросекундтан он миллисекундқа дейін құрайды.

Бұл құралдың артықшылығы жүктемедегі бар қуатты басқара отырып, олар басқару тізбегінің аз қуатын кетіреді, сондықтан интегралды схеменың кірісі бойынша сай келеді.

8 ТАРАУ

ИНДИКАТОРЛЫ ҚҰРАЛДАР

8.1.

СҰЙЫҚКРИСТАЛЛДЫ ИНДИКАТОРЛАР

8.1.1. Жалпы мәлімет

1888 жылы австриялық ботаник Ф. Рейнитцер алғаш рет 145⁰ ерітілгенде бұлыңғыр сұйыққа айналған бензоат холестеринінің ерекше қасиетін зерттеді, бірақ бұлыңғырлық 179⁰ С-та кәдімгі мөлдір сұйыққа айналды. 1889 жылы физик О. Леманн көрсетілген температура интервалында бензоат холестерині құрамы қатты кристалды оптикалық анизотропияны иеленетінін ойлап тапты. Бұл зат әлі ағымдағы болған, О.Леманн оның қалыбы үшін «сұйық кристалл»(СК) терминін енгізді.

Кейінірек СК –қалыбы 200 шектелген қосылыстардың ішіндегі біреуінен бақыланады, олардың кейбіреуі температураның белгілі бір интервалында бақыланады, басқаларда – қоспа концентрациясының белгілі бір диапазонында бақыланады. Одан басқа молекулалық құрылымға тәуелділіктен сұйық кристаллдың әртүрлі құрылымдары болуы мүмкін: холестериндік, нематикалық және смектикалық(8.1 –суретте көрсетілген).

8.1 –сурет.

Сұйық кристаллдың құрылымы:

а –смектикалық; б – нематикалық; в – холестериндік.

СК тәжірибелік қолданысының принципиалды мүмкіндігінің негізінде сыртқы факторлардан олардың құрылымдарының тәуелділігі жатыр. Сыртқы факторлар: температура, қысым, электрлік және магнитттік өріс. Бұл тәуелділік СК құрылымын қамтамасыз ететін молекулалық күш арасындағы әлсіздікпен түсіндіріледі, сондықтан тіпті сыртқы факторлардың сәл ғана өзгерісі құрылымның өзгеруіне алып келуі мүмкін. Электроникада тек термотропты СК қолданылады.

Таза заттарда СК –қалыбының температуралық интервалы үлкен емес, бірақ ол сұйық кристаллдарды әртүрлі молекулалық құрылымдармен араластырғанда таралады. Осыдан қаттыкристаллдық қалыптағы температуралық өткелдің төмендеуі және температуралық өткелдің изотропты сұйыққа өзгеруі байқалады. Қазіргі уақытта термотропты СК металлдар 20...250⁰ С температурада қолданылады.

Барлық СК созылған формадағы молекуладан тұрады. Өзара әрекеттің вандерваальдықтары молекулалардың реттеліп орналасуын қамтамасыз етеді, сондықтан олардың ұзын осьтары кейбір ортақ бағытқа орташа тиімді орналасқан. Жылулық қозғалыс жеке молекулалардың ұзын осьтерінің осының 40⁰-қа дейінгі бұрышқа ортаквадраттық бағытынан бас тартуына алып келеді. СК –дың әртүрлі құрылымдары молекулалардың орналасу сипатымен ерекшеленеді.

Кең тәжірибелік қолданыс нематикалық сұйық кристаллды ойлап тапты(НСК).

НСК құрылым жағынан 8.1а, б –суретте көрсетілгендей смектикалықпен салыстырғанда аз тәртілтелген. НСК көлемін кейіннен ортаның оптикалық біртектілігінің туындауы мен жарықтың таралуы байқалатындай болатын молекулалардың ориентациясының бағытымен ерекшеленетін үлкен емес облыстарға бөлуге болады. Сондықтан СК-да және өткізгіштерде және шағылысқан сәуледе бұлыңғыр болып тұрады. Егер сыртқы өріс әсерінен молекулаларды бірдей бағыттаса, онда біртектілікке және СК практикалық толық жарықтануына жетуімізге болады.

НСК маңызды сипаттамасы оптикалық және диэлектрлік анизотропия болып табылады. Оптикалық анизотропияның өлшемі айырмаларына тең:

мұндағы п_пар және п_перп – электрлік векторы ориентация бағытына параллель және перпендикуляр болатын жарық толқыны үшін сыну көрсеткіштері.

Барлық НСК үшін ∆п >0 болып сипатталады. Әдетте ∆п >0,2, ал орташа сыну көрсеткіші 1,4-тен 1,8-ге дейінгі интервалда жатады. Диэлектрлік анизотропияның(ДА) өлшеміне мына шама қызмет атқарады:

мұндағы ε_пар және ε_перп – ориентация бағыты бойынша диэлектрлік өтімділігі.

∆ε белгісіне сәйкес оң ДА (∆ε>0) және теріс ДА(∆ε <0) деп бөледі. ∆ε шамасы және белгісі өріс жиілігіне тәуелді. Бірнеше ондаған килогерц жиілікте белгі өзгеруі мүмкін. ДА-да сыртқы біртекті электрлік өріс НСК млһолекуласының ориентациясын шақырады.: оң ДА кезінде молекулалардың ұзын осі өріс бағытының көлденең орналасуға талпынады, ал теріс ДА кезінде –тігінен. НСК-ның дәл осы құрамдарын СК құрылғыларында көп қолданады.

Электрлік басқару эффектісі сыртқы электрлік өріс кезінде НСК жарық таралуының бағыты өзгергенде НСК молекулаларының тиімді орналасуы болады, оның өлшемі өріс кернеулігінің бойымен өседі. Осылайша жарық сәулесінің взаимная ориентациясы және СК-дың оптикалық осі өзгереді. Нәтижесінде кәдімгі және ерекше сәулелер арасында 0-ден d∆n –ге дейін немесе d∆n –ден 0-ге дейін өзгертуге болады. Динамикалық таралу эффектісі келесімен қорытындыланады. НСК-да теріс ДА-мен органикалық легірлеуші қоспа енгізіледі. Осылайша НСК көлемінде еркін заряд тасушылар пайда болады. Сыртқы айнымалы электр өрісін қосу НСК молекулаларының ориентациясын шақырады және кеңістіктік зарядтардың тербелісін шақырады.

СК құрылғысның жұмысы үшін пластинаның бетіне қатысты СК молекуласының ориентациясы маңызды. Ориентацияның келесі түрлері бар: гомоетропты (пластина бетіне перпендикуляр болатын молекулалардың ұзын осі), гогмогенді (кейбір пластина бетінің жалпы бағытына параллель болатын молекулалардың ұзын осі), квазигомогенді(пластина бетінің бағытына параллель болатын СК облысы молекулаларының ұзын осі). СК-ұяшықтағы молекулалардың сыртқы өріс ориентациясы болмағанда шыны пластинаның айналасында орналасқан молекулалар ориентациясы анықталады, сондықтанпластинаның ішкі жазықтық беткі құрамдары СК құрылғысының сипаттамасы үшін үлкен мағына береді. Пластина бетінің арнайы талдауы СК-ның беткі молекулаларын гомеотропты, гомогенді және квазигомогенді ориентировать етуге мүмкіндік береді. Жартылай мөлдір өткізгіш жапқышты құрау үшін әдетте SnO₂ және In₂O₂ қоспаларын қолданады.

8.2 –сурет.

СК –ұяшықтарының жұмыс істеу схемасы:

а –екі еселік сәуле сынуын басқары негізіндегі; б - твистэффект негізіндегі.

Тәжірибеде СК –ұяшықтарының екі типі кең қолданысқа ие: динамикалық таралу эффектісі негізінде және твист-эффект негізінде. 8.2 –суретте осы типтердің жұмыс істеу ұяшықтарының схемасы көрсетілген.

8.1.2.