Студопедия

КАТЕГОРИИ:

АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция

ИЗМЕРЕНИЕ ЧАСТОТЫ И УГЛА СДВИГА ФАЗ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИМИ ПРИБОРАМИ. 5 страница




Ионное легирование состоит в облучении полупроводниковой пласти­ны ускоренными до определенной скорости ионами примесей. Этот про­чее достаточно хорошо контролируется

Эпитаксия — процесс ориентированного наращивания путем осаждения при высокой температуре слоя полупроводника на поверхности полу­проводниковой пластины При этом осаждаемый полупроводник является как бы продолжением пластины, повторяя ее структуру (монокристаллу ческую или поликристаллическую) .Введение в осаждаемую фазу приме­сей позволяет получить эпитаксиальный слой с заданной электропровод, ностъю при равномерном распределении примесей в объеме слоя

Напыление применяется для создания контактных площадок и провод­ников, производится в вакууме путем осаждения паров соответствующих материалов на поверхность через маску с прорезями заданной конфигура­ции

Гибридные интегральные микросхемы. В качестве подлозкки для микросхемы используется пластина размерами от 10 х 10 мм до 60 х 60 мм и толщиной 0,3 — 1,5 мм из керамики, стекла или другого изоляцион­ного материала Методом напыления через маски или нанесением специ­альных паст формируют пленочные резисторы, конденсаторы, дроссели, проводники и контактные площадки Активные элементы — бескорпусные диоды, транзисторы, полупроводниковые микросхемы, а также пас­сивные элементы, которые не могут быть выполнены в виде пленок, явля­ются навесными и подсоединяются к контактным площадкам пайкой или микросваркой

Пленочные резисторы получают методом напыления на подложку хрома, нихрома или других материалов Сопротивление резистора зави­сит от типа, материала, толщины напыляемого слоя, геометрических раз­меров и конфигурации проводящей дорожки На рис 2.29 показана кон­фигурация резистора с малым (а) и большим (б) сопротивлениями Этот метод дает возможность получать резисторы сопротивлением от долей ома до десятков килоом Применение металлодиэлектрических смесей дает возможность доводить сопротивление резисторов до десятков мега- ом Площади пленочных резисторов составляют 0,1 — 0,2 мм2

 

 

Рис 2 29 Конфигурация резисторов в гибридной микросхеме с малым (а) и большим (б) сопротивлениями

 

Рис 2.30 Конструкция конденсатора в гибридной микросхеме 1 —диэлектрик, 2 — обкладки, 3 — подложка.

Пленочные конденсаторы представляют собой структуру, состоящую из двух металлических пленок, разделенных пленкой диэлектрика, тол­щиной порядка 0,05 мкм (рис 2.30) Площадь конденсатора в зависимос­ти от значения емкости составляет от 0,1 мм2 до 1 см2 Емкость пленоч­ных конденсаторов может достигать десятков тысяч пикофарад

Индуктивные катушки изготавливают в виде пленочных спиралей с малым шагом, но из-за их малой индуктивности (до 10 мГн) используют­ся крайне редко

Проводники выполняются в виде пленочных дорожек толщинои 0,5 — 1мкм и шириной 0,1 — 0,2 мм из металлов с высокой удельной электрической проводимостью (алюминия, меди, золота)

 

Навесные элементы приклеиваются к подложке, а их гибкие электри­ческие выводы припаиваются или привариваются к контактным площад­кам Широкое распространение получили активные компоненты с шари­ковыми выводами, которыми они устанавливаются на контактные пло­щадки и соединяются с ними ультразвуковой сваркой (рис 231) Внеш­ний вид гибридной микросхемы без корпуса показан на рис 2.32. Готовая микросхема помещается в защитный металлический или пластмассовый корпус с выводами для подсоединения к внешним электрическим цепям Общий вид одного из типов гибридных микросхем в металлостеклянном корпусе показан на рис 2.33.


 

Рис 2.31 Крепление навесных компо­нентов в гибридной микросхеме 1 — навесной компонент, 2 — шариковые выводы, 3 — подложка, 4 — контакты гибридной микросхемы

 

Рис 2 32 Общий вид монтажа гиб­ридной микросхемы

Рис 2.33 Гибридная микросхема в корпусе

 

Полупроводниковые интегральные микросхемы. В качестве ис­ходного полупроводника используется, как правило, монокристалличес­ки й кремний с электропроводностью п- или р- типа. В соответствии с разработанным рисунком расположения элементов микросхемы в опреде­ленных областях кристалла методом эпитаксии или диффузии осущес­твляется введение атомов примесей. Изменяя тип примесей и их концен­трацию создают в этих областях структуры из одного и более послойно расположенных р-п -переходов. В дальнейшем эти области используются в качестве транзисторов, диодов, резисторов, конденсаторов. Изоляция между элементами осуществляется либо с помощью пленки Si02, либо смещенными в обратном направлении р-п-переходами. Необходимые электрические соединения выполняются напылением в вакууме тонкого слоя алюминия

Биполярные транзисторы в полупроводниковой микросхеме пред­ставляют собой трехслойную структуру п-р-п- или р-п-р-типа. Из унипо­лярных (полевых) транзисторов предпочтение отдается МДП-транзисто- рам с изолирующей пленкой Si02 между затвором и каналом. В качестве диодов часто используются биполярные транзисторы в диодном включе­нии. при котором базовый вывод транзистора соединяется с коллектором или эмиттером.

Резисторами в полупроводниковых ИМС служат участки полупровод­ника. легированного примесями методом диффузии. Значения сопротив­лений таких резисторов зависят от размеров и формы участка, от режима диффузии и не превышают нескольких десятков килоом. В качестве высо­коомных резисторов сопротивлением до нескольких сотен килоом могут быть использованы входные сопротивления эмиттерных повторителей (биполярные транзисторы в специальном включении).

В качестве конденсаторов используются обратно-смещенные р-п-пе­реходы. Из-за малой площади р-п-перехода емкость таких конденсаторов обычно не выше нескольких сотен пикофарад. Индуктивные элементы в полупроводниковых ИМС практически не используются из-за большой трудности их изготовления.

Все одноименные элементы транзисторов выполняются одновременно в едином технологическом цикле. Резисторы и конденсаторы формируют­ся одновременно с формированием отдельных областей транзисторов.

При изготовлении полупроводниковых микросхем многократно в оп­ределенной последовательности выполняются описанные выше техноло­гические операции — окисление, травление, эпитаксия и т.д. Избиратель­ная защита отдельных участков пластины обеспечивается с помощью фо­толитографии и использованием соответствующих масок.

На рис 2.34 показана последовательность получения изолированных областей n-кремния. Вначале на пластину исходного n-кремния методомфотолитографии наносят защитную маску и проводят избирательное травление исходного кристалла (рис 2 34,а). Затем после смывания маски осуществляют окисление поверхности кристалла кремния, на котором образуется изоляционный слой (рис. 2.34,б).

На поверхность, защищенную слоем Si02, напыляют или выращивают в процессе эпитаксии слой поликристаллического кремния (рис 2 34.в) Наконец, после повторного травления исходного кристалла кремния обра­зуются изолированные области кремния n-типа (рис.2.34.г).Вэтих изо­лированныхобластях —’'карманах"— с помощью диффузии примесей (акцепторных и затем донорных) создаются участки с электропровод­ностью р-и n-типов (рис.2.35), которые образуют требуемые элементы микросхемы

Соединение микросхемы с внешними выводами осуществляют золо­тыми или алюминиевыми проводниками диаметром около 10 мкм. Такие проводники присоединяют к золотым или алюминиевым пленкам мето­дом термокомпрессии и приваривают к внешним выводам микросхемы Общий вид микросхем без корпуса показан на рис.2.36.

Полупроводниковые интегральные микросхемы в сборе помещают в металлический или пластмассовый корпус Изготовление сразу большого количества микросхем в едином технологическом цикле позволяет сущес­твенно усложнять их схему и увеличивать количество активных и пассив­ных элементов практически без повышения трудоемкости изготовления


Рис 2 35 Структура полупроводнико­вой микросхемы
_

 

Рис 2 34 Этапы изготовления изолиро­ванных областей («карманов») в крем­ниевой пластине


  Рис 2 36 Общий вид кристалла в полупроводниковой микросхеме

 


Технологически достаточно сложно получить на одном кристалле транзисторы разных типов, поэтому, применяя соответствующие тех­нологии, полупроводниковые микросхемы изготавливают либо на би­полярных, либо на полевых транзисторах.

Конструкция полупроводниковых ИМС на основе МДП-транзисторов существенно проще, чем на основе биполярных. Изготовлен­ные на одной подложке, МДП-транзисторы полностью изолированы друг от друга и не требуют специальной изоляции, что значительно повышает плотность расположения элементов на кристалле.

В настоящее время наибольшее распространение получила планарно- эпитаксиальная технология изготовления микросхем с межэлементной изоляцией на основе обратно-смещенных p-n-переходов. Такая техноло­гия позволяет изготавливать на одной пластине полупроводникового материала несколько сотен интегральных микросхем одновременно.

Из-за сложности и высокой стоимости разработки и производства полупроводниковых ИМС, их производство рентабельно лишь при выпуске больших партий этих изделий. Небольшие партии микрос­хем выгоднее производить с применением гибридной технологии, ко­торая к тому же является более гибкой с точки зрения оперативного изменения топологии схемы и параметров ее элементов.

Увеличение сложности ИМС приводит к тому, что микросхемы становятся функционально более специализированными и потребность в них уменьшается. Попыткой преодоления такого противоречия яви­лось создание программируемых ИМС, называемых микропроцессо­рами. Это, по существу, стандартный конструктивный элемент, но с гораздо большими возможностями.

По своему функциональному назначению интегральные микросхе­мы подразделяются на линейно-импульсные и логические

К линейно-импульсным микросхемам относят микросхемы, которые обеспечивают примерно пропорциональную зависимость между вход­ными и выходными сигналами. Входным сигналом чаще всего явля­ется входное напряжение, реже входной ток, выходным сигналом — выходное напряжение. Простейшим примером линейно-импульсной микросхемы является широкополосный усилитель постоянного тока.

Логические интегральные микросхемы, как правило, представляют собой устройства с несколькими входами и выходами. В них как вход­ные, так и выходные напряжения могут принимать лишь определен­ные значения, при этом выходное напряжение зависит от наличия или отсутствия напряжений на различных входах устройства.

Полупроводниковые интегральные микросхемы обладают довольно высокой надежностью, среднее время безотказной работы может дости­гать 108 ч Большие интегральные схемы (БИС), содержащие до несколь­ких десятков-сотен тысяч элементов, имеют массу, не превышающую не­скольких грамм При этом большая ее часть приходится на корпус, выво­ды и подложку, а не на активные полупроводниковые элементы. Плот­ность активных элементов в самой БИС достигает 50 000 элемент/см3.

Важным преимуществом интегральных микросхем являются их малые массогабаритные параметры. В гибридных ИМС плотность упаковки до­стигает нескольких сотен элементов в 1 см3 объема при степени интегра­ции 2. В полупроводниковых микросхемах плотность упаковки составля­ет десятки тысяч элементов в 1 см3 объема при шестой степени интегра­ции, а к концу века ожидается увеличение степени интеграции до семи.

Достоинством интегральных микросхем является также их высокая экономичность. Мощность энергопотребления даже больших интеграль­ных схем обычно не более 100 — 200 мВт. Существуют микросхемы, у которых этот показатель не превышает 10 — 100 мкВт.

 

Рис 2.37. Структурная схема оптрона

 

Полупроводниковые интегральные микросхемы обладают высоким быстродействием, что позволяет создать высокочастотные усилители до нескольких гигагерц и быстродействующие логические микросхемы с временем задержки менее 0,1 не. Применение в новейших микросхемах арсенида галлия вместо кремния, а также электронно-оптических элемен­тов позволит еще во много раз увеличить их быстродействие.

Вопрос 2.6. Что представляет собой резистор в полупроводниковой микросхеме?

Варианты ответа:

2.6.1. Нанесенную между контактными площадками пленку из мате­риала с высоким удельным сопротивлением.

2.6.2. Это миниатюрный навесной резистор, приваренный к контакт­ным площадкам.

2.6.3. Участок легированного полупроводника с двумя выводами.

2.8. ОПТОЭЛЕКТРОННЫЕ ПРИБОРЫ

Оптоэлектроника использует оптические и электронные явления в веществах и их взаимные связи для передачи, обработки и хранения ин­формации. Элементной базой оптоэлектроники являются оптоэлектрон­ные приборы — оптроны.

Оптроном называется устройство, состоящее из связанных между со­бой оптически (посредством светового луча) светоизлучателя и фотоприёмника и служащее для управления и для передачи информации

Оптрон представляет собой единую конструкцию состоящую из ис­точника и приемника излучения, связанных между собой оптическим ка­йлом. Структурная схема оптрона приведена на рис. 2.37.

Входной сигнал, например электрический ток Iвх, преобразуется в светоизлучателе СИ в световой поток Ф , энергия которого пропор­циональна входному сигналу По оптическому каналу ОК световой поток направляется в фотоприемник ФП, где преобразуется в про­порциональное световому потоку значение выходного электрическо­го тока Iвых.С помощью устройства управления оптическим каналом УОК можно управлять световым потоком путем изменения физичес­ких свойств самого оптического канала

Таким образом, в оптронах осуществляется двойное преобразование энергии электрической в световую и световой снова в электрическую Это придает оптронам ряд совершенно новых свойств и позволяет на их основе создавать электронные устройства с исключительно своеобраз­ными параметрами и характеристиками Так, применение оптронов поз­воляет осуществить почти идеальную электрическую развязку между эле- мешами устройства (сопротивление до 1016 Ом, проходная емкость до 10-4 пФ) Кроме того, могут быть эффективно использованы такие свой­ства оптронов, как однонаправленность информации, отсутствие об­ратной связи с выхода на вход, высокая помехозащищенность, широ­кая полоса пропускания (от нуля до сотен и даже тысяч мегагерц), совместимость с другими (полупроводниковыми) приборами Это дает возможность использовать оптроны для модулирования сигналов, из­мерении в высоковольтных цепях, согласования низкочастотных це­пей с высокочастотными и низкоомных с высокоомными

 

 

Рис 2 38 Устройство оптрона 1 — выводы 2— фотоприемник 3 — корпус, 4 опти­ческая среда, 5 — светодиод

К недостаткам оптронов следует отнести зависимость их парамет­ров от температуры, низкие КПД и коэффициент передачи.Устройство оптрона показано на рис 2.38. В качестве излучателей в оптронах используют обычно светодиоды на основе арсенида-фосфида галлия GaAsP или алюминий-арсенида галлия GaAlAs, характеризующиеся большой яркостью, высоким быстродействием и длительным сроком службы. Кроме того, они хорошо согласуются по спектральным характе­ристикам с фотоприемниками на основе кремния. Более подробно свето­диоды и их свойства будут рассмотрены в § 2.9. В качестве фотоприемни­ков могут использоваться фоторезисторы, фотодиоды, фототранзисторы и фототиристоры, работа которых рассмотрена в § 2.6.

Фотодиоды и фототранзисторы как приемники излучения получили в оптронах наибольшее распространение, поскольку по своим характе­ристикам и параметрам они могут работать совместно с интегральными микросхемами. Фототиристоры широко применяются в оптронах в ка­честве ключевых усилителей мощности, управляемых световым излучением Передача светового излучения в оптронах осуществляется через оп­тический канал, роль которого могут играть различные среды. Назначе­ние оптического канала — передача максимальной световой энергии от излучателя к приемнику. Передающей средой могут быть воздух, раз­личные иммерсионные среды, а также оптические световоды длиной 1 м и более Световолоконные оптические линии связи позволяют довести пробивное напряжение изоляции между входом и выходом оптрона до 150 кВ, что дает возможность применять оптроны для измерений в вы­соковольтных цепях.

Входными параметрами оптронов являются, номинальный вход­ной ток светодиода в прямом направлении Iвх ном и падение напря­жения на нем в прямом направлении Uвх при номинальном значении входного тока; входная емкость Свх в заданном режиме, максимально допустимый входной ток Iвх макс; максимально допустимое обратное напряжение на входе Uвх обр макс

Выходными параметрами оптронов являются максимально допус­тимое обратное напряжение Uвыхобр макс, прикладываемое к выходу; максимально допустимый выходной ток Iвых макс, выходная емкость Свых; световое Rсв и темновое RT выходные сопротивления (для фоторезисторных оптронов).

Из передаточных параметров исходными являются коэффициент передачи тока , либо дифференциальный коэффици­ент передачи тока , выраженные в процентах

Быстродействие оптрона оценивают при подаче на его вход прямоуголь­ного импульса по времени задержки tзд от момента подачи импульса до момента достижения выходным током значения 0,1Iвыхобр макс, а также по времени нарастания tнар выходного тока от 0,1 до 0,9 его максимального значения. Суммарное время задержки и нарастания называют временем включения tвкл Быстродействие фотоприемника характеризуется его час- тотными свойствами, т е такой частотой синусоидально модулированно­го светового потока, при которой чувствительность фотоприемника вслед­ствие инерционности уменьшается в раз. Значения основных парамет­ров некоторых типов оптронов приведены в табл. П 2 6

Приведем краткое описание некоторых типов наиболее распростра­ненных промышленных оптронов

Фотодиодный оптрон. Условное графическое обозначение его приве­дено на рис 2 39,а. В качестве излучателя используется светодиод на основе арсенида галлия

В качестве фотоприемников в диодных оптронах используются крем­ниевые фотодиоды, которые хорошо согласуются по спектральным харак­теристикам и быстродействию с арсенид-галлиевыми светодиодами.

Коэффициент передачи тока диодного оптрона мал (  однако диодные оптроны являются самыми быстродействующими.

Как элемент электрической цепи фотоприемник диодного оптрона мо­жет работать в двух режимах: фотопреобразователя с внешним источни­ком питания и фотогенератора без внешнего источника питания. Эти ре­жимы рассмотрены в § 2.6

Если учесть зависимость светового потока светодиода оптрона от тока Iвх через светодиод, то можно найти зависимость тока Iн нагрузочного резистора Rн или напряжения Uнна нем от входного тока оптрона, т.е.Iн =f(Iвх) ИЛИ Uн =φ(Iвх)

Надо учитывать, что для передачи максимальной энергии требуется со­гласование нагрузочного резистора с выходным сопротивлением оптрона.

Фототрашисторный оптрон (рис 2 39,б) По сравнению с фотодиод­ным оптроном в качестве фотоприемника в нем используется кремниевый фототранзистор Являясь усилителем базового тока, фототранзистор имеет существенно более высокую чувствительность, чем фотодиод, поэтому ко-


 

Рис 2 39 Условные графические обоз­начения оптронов, фотодиодного (а), фототранзисторного (б), фоторезистор- ного (в), фототиристорного (г)эффициент передачи тока фототранзисторного оптрона а оптрона с составным фототранзистором—до 800% и более.

Недостатком фототранзисторов является то, что они по сравне­нию с фотодиодами гораздо более инерционны и имеют быстродейст­вие 10-4 — 10-5с.

Фоторезисторный оптрон (рис.2.39,в).В качестве фотоприемника в оптронах иногда используют фоторезисторы на основе селенида или сульфида кадмия (CdSe,CdS), а в качестве излучателя — спектрально согласующиеся с ними светодиоды на основе фосфида или арсенида- фосфида галлия (GaP, GaAsP). Быстродействие фоторезисторных оп­тронов целиком определяется быстродействием фотоприемника, ко­торое составляет 100—200 мкс.

Фототиристорный оптрон (рис. 2.39,г) включает в себя фототирис­тор в качестве фотоприемника. Быстродействие фототиристорного оптрона определяется временем выключения фототиристора, в тече­ние которого прибор переходит из открытого состояния в закрытое, оно составляет десятки микросекунд.

В зависимости от типа фотоприемника оптроны могут применяться в электронных устройствах для переключения, преобразования, согла­сования, модуляции и т.д. Они могут использоваться также в качестве малогабаритных импульсных трансформаторов, реле для коммутации напряжений и токов, в автогенераторах, цепях обратной связи и т.д.

Оптроны с открытым оптическим каналом служат в качестве раз­личных датчиков (перемещения, «края объекта» и др.). В устройствах передачи информации часто применяют оптоэлектронные интеграль­ные микросхемы, в которых в одном корпусе объединены оптроны и интегральная микросхема. Фотоприемник такой микросхемы может быть изготовлен в том же кристалле кремния, что и транзисторная микросхема, как одно целое.

Оптоэлектронные устройства с управляемым световодом можно использовать в качестве логических ячеек преобразователей частоты, в устройствах переключения индикаторов, индикаторах вида жидкости, устройствах измерения малых перемещений, сенсорных устройст­вах очувствления роботов и т.д. Эти устройства обладают высоким быстродействием, помехозащищенностью, возможностью применения в агрессивных и взрывоопасных средах.

В последнее время при изготовлении оптоэлектронных устройств исгочник и приемник излучения оказывается возможным удалять из зоны измерения (от объекта контроля) на десятки метров с помощью Цементов волоконной оптики — волоконных световодов (жгутов изнитей стекловолокна)

Оптоэлектронные устройства широко применяют в вычислительной технике, автоматике, контрольно-измерительных устройствах В дальней­шем применение этих устройств будет расширяться по мере улучшения их характеристик надежности, долговечности и температурной стабиль­ности

Вопрос 2.7 В чем преимущества фототранзисторного оптрона по сравнению с фотодиодным?

Варианты ответа:

2 7 1В быстродействии.

2 7 2 В наличии гальванической развязки между входом и выходом оптрона.

2 7 3 В большем коэффициенте передачи тока.

2.9. ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ И ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ

ИНДИКАТОРЫ

Индикаторы служат выходными устройствами электронных приборов и устройств для визуального графического отображения информации, представляемой в форме цифр, букв, знаков, геометрических фигур, мне­монических (удобных для распознавания и запоминания) схем, диаграмм, графиков и т п

Информация в электронных системах представляется электрическими сигналами (напряжением, током). Индикаторные приборы преобразуют эти сигналы в видимую форму Индикаторы подразделяются на актив­ные, в которых электрический сигнал преобразуется в световое излуче­ние, и пассивные, в которых под воздействием электрического сигнала локально изменяются оптические свойства среды, в результате чего со­здается контрастное относительно общего фона индикатора изображение, видимое лишь при наличии внешнего светового потока

По способу формирования видимого изображения наибольшее рас­пространение получили матричные и сегментные индикаторные прибо­ры . В матричных индикаторах изображение формируется из отдельных светящихся или контрастных точечных элементов .В сегментных индика­торах изображение составляется из отдельных элементов — полосок.

Полупроводниковые индикаторы.Этот тип индикаторов относитсяк активным и выполняется на основе светоизлучающих диодов — све­тодиодов

Светодиодом называется полупроводниковый диод, генерирующий управляемое видимое или невидимое излучение в результате действияэлектрического тока p-n-перехода

Световое излучение в светодиоде возникает при подаче на p-n-переход напряжения в прямом направлении В процессе рекомбинации неоснов­ных носителей заряда в области p-n-перехода возможно образование квантов света — фотонов, что при определенных условиях приводит к возникновению в плоскостиp-n-перехода излучения, близкого к монохро­матическому, т е одной частоты, или одной длины волны

Яркость излучения светодиода зависит от количества инжектирован­ных носителей заряда, те от прямого тока через p-n-переход В относи­тельно широких пределах яркость свечения пропорциональна току через светодиод Желаемый спектральный состав излучения получают введени­ем в полупроводник соответствующих легирующих примесей Выпускают светодиоды с красным, зеленым и желтым цветом излучения Конструк­ция светодиода типа AJI307, а также его условное графическое обозначе­ние показаны на рис 2 40 Излучающий кристалл установлен на верхней части одного из выводов и контактирует с ним своейp-областью, а n-область в верхней части кристалла тонким проводником соединена с другим выводом Верхняя часть конструкции залита рассеивающим свет прозрачным полимерным компаундом, подкрашенным под цвет излуче­ния Для получения остронаправленного излучения кристалл заключают в непрозрачный корпус со специальным окном-линзой Существуют также бескорпусные конструкции светодиодов

ВАХ светодиода аналогична ВАХ кремниевого диода На рабочем участке прямой ветви дифференциальное сопротивление светодиода не превышает нескольких ом, поэтому питание прибора должно осущес­твляться от источника с высоким внутренним сопротивлением. Простей­шая схема питания светодиода с ограничительным резистором показана на рис.2.41. Следует иметь в виду, что светодиод может быть легко пробит и выведен из строя даже небольшим (порядка 3 — 8 В) напряжением.

 

Рис 2 40 Устройство светодиода типа АЛ307 (а) и условное графическое обоз­начение светодиодов на схемах (б) 1 5 — выводы. 2 — соединительный про- ВоДник, 3 — прозрачный корпус. 4 — кристалл

 

 

Отдельные светодиоды применяются в основном как индикаторы включения, наличия напряжения в блоке, изменения режима работы ус­тройства, аварийной ситуации и т.п. Из отдельных светодиодов можно формировать матрицы для отображения крупноразмерной буквенно-циф­ровой информации, в частности — в информационных табло типа «бегу­щая строка».

Представляют интерес светодиоды с управляемым цветом свечения. На одном кристалле выполнены два p-n-перехода с красным и зеленым цветом излучения (рис.2.42). При совместной работе в зависимости от соотношения токов через переходы цвет результирующего излучения мо­жет плавно меняться, принимая желтый или оранжевый оттенок. Такие диоды могут применяться в многоцветной буквенно-цифровой индика­ции, в цветоаналоговых сигнализаторах.

Матричные индикаторы являются универсальными и могут пред­ставлять любую буквенно-цифровую и знаковую информацию. На рис.2.43 изображен 36-элементный полупроводниковый матричный инди­катор типа АЛС340А с размерами матричного поля 9x6,2 мм. Каждый изсветящихся элементов матрицы является дискретным светодиодом. При подаче напряжения на соответствующие выводы прибора высвечиваются отдельные элементы матрицы, синтезирующие видимое изображение цифры, буквы, знака. Такие индикаторы используются в измерительной аппаратуре, вычислительной технике, электронных часах.










Последнее изменение этой страницы: 2018-05-10; просмотров: 291.

stydopedya.ru не претендует на авторское право материалов, которые вылажены, но предоставляет бесплатный доступ к ним. В случае нарушения авторского права или персональных данных напишите сюда...