32. Однорозрядні знакові індикаторні прилади.

К электровакуумным относятся электронно-лучевые приборы (ЭЛП) (см. гл. 11), вакуумные накаливаемые и вакуумные люминесцентные индикаторы.

Электронно-лучевые индикаторы. Основными достоинствами ЭЛП как индикаторов являются следующие: высокая светоотдача, хорошая пере­дача цвета и полутонов, простота управления (адресации), широкая полоса пропускания, высокое быстродействие, хорошие разрешающая способность и контраст, стабиль­ность изображения и т. д. В настоящее время ЭЛП с диа­гональю экрана 51 см позволяют отображать до б тыс. зна­ков при   ускоряющем   напряжении   около 15 кВ, яркости 100—200 кд/м2. Помимо черно-белых разработаны и ис­пользуются ЭЛП с полицветной индикацией. Возможность реализации полицветных устройств СОИ является несом­ненным достоинством ЭЛП.

В настоящее время разработаны и эксплуатируются различные ва­рианты полицветных ЭЛП, в наиболее сложных из них используются одна пушка в комбинации с тремя источниками напряжения, специаль­ная система сканирования и три люминофора. В таких приборах реали­зуются три режима работы: при напряжении 8 кВ возбуждается люминофор с зеленым свечением; при 11 кВ возбуждаются вместе красное и зеленое свечение, что позволяет получить желтый цвет; при £/=18 кВ возбуждается люминофор с оранжевым длительным послесве­чением. Такой ЭЛП может работать в радиолокаторах. В настоящее время продолжаются работы по созданию плоских и совершенствованию проекционных ЭЛП.

Вакуумные накаливаемые индикаторы. В вакуумных накаливаемых индикаторах (ВНИ) происходит нагрев те­ла до температуры (2-3) • 103 К электрическим током, что вызывает яркое свечение. Нагреваемое твердое тело раз­личной формы выполняется либо из вольфрама, рения, гафния (в виде нитей накала), либо на полупроводнико­вой основе (SiC). Промышленностью выпускаются в основном два типа ВНИ: собственно лампы накаливания и сегментные вакуумные накаливаемые индикаторы. Сегментные ВНИ имеют от че­тырех до десяти сегментов, что позволяет отображать циф­ры от 0 до 9, буквы русского и некоторые буквы латинско­го алфавитов.

Вакуумные люминесцентные индикаторы. В отличие от ЭЛП в вакуумных люминесцентных индикаторах (ВЛИ) используют низковольтную катодолюминесценцию, вызы­ваемую электронным потоком. Низковольтная катодолюминесценция возникает в люминофорах на проводящей основе (),  смешанных люминофорах () и некоторых других. Теоретически яркость низковольтной катодолюминесценции может дости­гать 1600 кд/м2 при плотности тока 1 мА/см2, энергии элек­тронов 20 эВ и энергетическом КПД 25—30 %. При малой энергии электронов, бомбардирующих люминофор, свет излучается из поверхностного слоя толщиной в несколько атомных слоев. Из-за малой глубины проникновения первичных электронов плотность возбужденных атомов в поверхностных слоях люминофора велика, что приводит к насыщению яркости при некоторой плотности тока, перегреву люминофора и температурному гашению люминес­ценции.

Конструктивно ВЛИ выполняются в виде цилиндриче­ских и плоских баллонов. Цилиндрические ВЛИ бывают как одно- так и многоразрядными, а плоские — только многоразрядными. Выпускаются также матричные, сегментные, аналоговые и другие типы ВЛИ.

Электролюминесцентные индикаторы. В этих приборах используется предпробойная электролюминесценция, которая возникает на границах зерен микроучастков по­рошковых и пленочных электролюминофоров при напряженностях электрических полей, близких или равных пробивным.

В качестве излучающего слоя в порошковых индикато­рах используются смеси диэлектрической связки либо с порошковым  люминофором  при   наличии   примеси свинца, марганца, свинца с медью, либо с ,

В пленочных  индикаторах   люминофором   служит пленка . Этот люминофор дает зеленый свет свечения. Свечение красного цвета можно получить посредством введения фторида самария, синего цвета фторида тербия .

В порошковых и пленочных индикаторах происходят во многом аналогичные физические процессы. При приложении постоянного напряжения к порошковому или пленочному люминофору уро­вень Ферми и границы зон перехода металл — изолятор смещаются таким образом, что начинается туннелирование дырок и электронов в пленку или зерна люминофора. В результате инжекции происходит возбуждение ионов примеси,  или  и возникает излучательная рекомбинация. Электролюминесцентные индикаторы за­частую имеют диэлектрические слои между электродами и люминофором. Поскольку пробивная на­пряженность диэлектрика превышает пробивную напря­женность люминофора, то при увеличении приложенного напряжения  пробивается раньше и «горячие» элек­троны возбуждают ионы примеси.

Яркость индикаторов, работающих на переменном токе, зависит от частоты питающего напряжения (рис. 12.7, а). С увеличением частоты растет   напряженность  электрического поля в люминофоре, поскольку уменьшается емкост­ное сопротивление между металлическими электродами и люминофором. Однако во многих материалах увеличение частоты питания больше 10 кГц приводит к значительным диэлектрическим потерям при незначительном увеличении яркости.

Основное преимущество индикаторов переменного тока по сравнению с индикаторами постоянного тока — сущест­венно большая светоотдача. Отечественная промышленность выпускает свыше 20 типов индикаторов с различными цистами свечения, кото­рые позволяют отображать цифры, буквы, знаки, геомет­рические фигуры и т. д.