Характеристика основних видів індикаторних приладів

В радіоелектронній апаратурі застосовують індикаторні прилади, так звані знакові та цифрові індикатори. Деякі з них відносяться до газорозрядних приладів тліючого розряду, проте існують також і електронні електровакуумні індикатори.

Неонові лампи застосовують в якості індикаторів напруги. Вони представляють собою прилади тліючого розряду.

Під час виникнення розряду відбувається стрибок струму та напруги і починається свічення. Подальше підвищення напруги викликає підвищення струму. При цьому збільшується густина струму катоду та яскравість свічення. Розряд припиняється при значно нижчій напрузі, ніж виникає. В момент припинення розряду струм стрибком зменшується до нуля, а напруга стрибком підвищується.

Знакові індикатори тліючого розряду

В балоні з неоном знаходяться катоди, які вигнуті з дроту у вигляді цифр або інших знаків та розташовані один за одним.

В цифрових індикаторах є 10 катодів у вигляді цифр від 0 до 9. Анод зазвичай виготовлений з дротяної сітки. При подачі напруги між анодом та одним з катодів виникає свічення газу (біля катоду), тобто видно знак, що світиться. Товщина лінії, що світиться приблизно 1-2 мм. Виготовляють подібні індикатори з так званими сегментними катодами, що синтезують зображення. Включення цих катодів в тій або іншій комбінації дає зображення цифри або іншого знаку, що світиться.

Знакові розжарювальні вакуумні індикатори

Такі індикатори дають синтезоване зображення у вигляді цифр або літер, що складаються з розжарених дротинок. В балоні з вакуумом на теплостійкій ізоляційній плиті розташовані вольфрамові дротинки (нитки розжарення). Один вивід у них робиться загальним. Підключення до джерела розжарення тої або іншої комбінації дротинок дає зображення цифри або літери, що світиться. Свічення жовтого кольору відповідає робочій температурі приблизно 1200 °С.

Вакуумні люмінесцентні індикатори

Це багатоанодні тріоди, що мають оксидний катод прямого розжарення, сітку та аноди-сегменти, що покриті люмінофором. Ввімкнення декількох анодів у визначеній комбінації дає знак, що світиться (в більшості випадків – зеленим кольором).

Фізичні процеси у напівпровідникових приладах

Електропровідність напівпровідника значною мірою залежить від наявності мізерної кількості домішок. Це широко використовується в сучасній електронній промисловості для надання напівпровідникам заданих властивостей.

Найпоширеніший напівпровідниковий матеріал — кремній — чотиривалентний, тобто має чотири валентні електрони, що знаходяться на зовнішній оболонці атома кремнію. Кремній має кристалічну будову – атоми кремнію розміщені у вузлах кристалічної ґратки і зв’язані з чотирма сусідніми атомами ґратки ковалентними зв'язками (рис. 1).

Для домішок використовують або п'ятивалентні елементи (сурма, миш'як, фосфор), або тривалентні (індій, галій, алюміній). Наприклад, у разі заміщення у кристалічній гратці атома кремнію атомом п'ятивалентного миш'яку, чотиривалентні електрони атома миш'яку утворюють ковалентні зв'язки з сусідніми атомами кремнію, а п'ятий електрон буде вільним (рис. 2).

Рисунок 1 Рисунок 2

Домішка, внесення якої збільшує концентрацію вільних електронів, називається донорною домішкою. З погляду зонної теорії внесення донорної домішки у напівпровідник створює домішкову валентну зону, яка або перекривається зоною провідності, або відділена від неї вузькою забороненою зоною (рис. 3). Для напівпровідника з донорною домішкою достатньо електричного поля з незначною напруженістю для того, щоб електрони з домішкової зони, долаючи невеликий бар'єр, змогли перейти у зону провідності і забезпечили б проходження струму. Електропровідність напівпровідника з донорною домішкою забезпечується електронами, і тому такий напівпровідник називається n-напівпровідником (від negative — негативний).

Рисунок 3

Розглянемо процеси у напівпровіднику, до складу якого внесли тривалентну домішку (наприклад, індій). Атом індію заміщує у вузлі кристалічної ґратки атом кремнію. Три валентні електрони індію утворюють ковалентні зв'язки з трьома сусідніми атомами кремнію. Для утворення четвертого ковалентного зв'язку не вистачає одного електрона, тобто утворюється «вакантне», незайняте місце — дірка (рис. 4). Домішка, внесеним якої збільшує концентрацію дірок, називається акцепторною.

Рисунок 4

Внесення акцепторної домішки у напівпровідник створює домішкову валентну зону, яка або перекривається валентною зоною, або відділена від неї вузькою забороненою зоною (рис. 5). Для переходу електрона з валентної зони у домішкову необхідно подолати незначний бар'єр. Перехід електрона з валентної зони у домішкову породжує дірку у валентній зоні. Якщо подіяти на такий напівпровідник електричним полем, то електричний струм забезпечуватимуть в основному дірки валентної зони.

Тому напівпровідник з акцепторною домішкою має діркову провідність і називається р-напівпровідником (від positive — позитивний).

У p-напівпровідниках концентрація дірок, зумовлена внесенням акцепторної домішки, набагато більша за концентрацію електронів власної електропровідності напівпровідника. Тому дірки у р-напівпровіднику називаються основними носіями заряду, а електрони — неосновними.

Рисунок 5

У n-напівпровідниках, навпаки, основними носіями є електрони, а неосновними— дірки.