14Полупроводниковые индикаторы.

Прямое напряжение, поданное на ЭДП, вызывает на нем прямой ток, связанный с инжекцией подвижных носителей заряда. При инжекции носители переходят на более высокий энергетический уровень с потреблением энергии от источника. Одновременно с инжекцией как в области ЭДП, так и за пределами ЭДП происходит рекомбинация носителей. Наибольшая интенсивность рекомбинации должна быть вблизи перехода. При рекомбинации носители переходят на более низкий энергетический уровень, что сопровождается выделением энергии. Энергия может выделяться в виде тепла (фононная рекомбинация) или в виде электромагнитного излучения (фотонная рекомбинация). Вид рекомбинации и частота излучения зависят от примесей (арсенид галлия, фосфид галлия). Например, добавка ZnO дает красное свечение, N-зеленое, оба—от желтого до оранжевого. Яркость зависит от количества рекомбинировавших носителей, т.е. от инжекции и, в конечном счете, от плотности тока через ЭДП. В многоцветн ых светодиодах имеется два ЭДП, яркость которых можно регулировать величиной тока через них. Обычные светодиоды выполняются в виде полусферы для увеличения КПД. В индикаторах излучающая поверхность выполняется в виде сегментов. Наиболее широкое применение получили семисегментные цифровые матрицы. Они бывают разных цветов, размеров, наклонные, прямые. На общий провод в одних подается +, в других -.

И меются буквенно-цифровые индикаторы, которые состоят из значительного количества сегментов (чем больше сегментов, тем больше знаков можно синтезировать). Недостаток таких индикаторов заключается в большом количестве выводов, для сокращения которого используют индикаторы на несколько букв с динамической индикацией (буквы включаются поочередно). АЛС –наименование.

15Жидкокристаллические индикаторы.

Работа ЖКИ связана с поляризацией света. Различают два вида поляризации: круговая, когда электрические колебания света происходят во все стороны, перпендикулярно лучу; линейная, когда колебания происходят в одной плоскости. Может быть ортогональная поляризация, когда колебания происходят в двух взаимно перпендикулярных плоскостях.

Многие кристаллы обладают оптической осью L. Если направление колебаний света совпадает с направлением оптической оси, свет проходит почти беспрепятственно через кристалл. Чем ближе к 90⁰ направление колебаний света к направлению оптической оси, тем хуже свет проходит через кристалл. Как известно, оптической осью обладают сегнетодиэлектрики (кварц, сегнетова соль).

Ж КИ выполнены на основе жидкостей, обладающих при определенных условиях (в основном, температуры) такими свойствами кристаллов, как наличие оптической оси. Такими свойствами обладают многие органические жидкости (например, МББА- сложное химическое соединение с очень сложным названием). Молекулы ЖК имеют удлиненную форму (как зерно пшеницы) и представляют собой электрические диполи. Подвижность молекул жидкости больше, чем у твердых тел. Электрическим полем можно ориентировать положение молекул, изменяя тем самым положение оптической оси и прозрачность жидкости в разных направлениях. Эти качества используют в ЖКИ.

Верхняя и нижняя пластины являются поляризаторами. Они поляризуют свет в двух взаимно перпендикулярных направлениях, оси поляризации которых показаны на торцах пластин. Стеклянные пластины полированы в двух взаимно перпендикулярных направлениях: верхняя—параллельно оси поляризации верхнего поляризатора, нижняя—параллельно оси нижнего поляризатора. На верхней пластине нанесены прозрачные электроды (например, семь сегментов, позволяющих создать любую цифру). На каждый из сегментов можно отдельно подать напряжение. Между пластинами находится жидкий кристалл—нематик. Внизу располагается зеркало. Молекулы ЖК, прилегающие к пластине, укладываются в бороздки от полирования, т.е. ось поляризации прилегающего к пластине слоя совпадает с осью поляризации соответствующего поляризатора. В слоях жидкости между этими слоями ось поляризации постепенно поворачивается до 90⁰. Такой слой ЖК обладает важным качеством: он поворачивает ось поляризации падающего света на 90⁰. Луч света, пройдя через верхний поляризатор, поляризуется, проходит через ЖК, в котором ось его поляризации поворачивается на 90⁰, и попадает на нижний поляризатор с совпадающей с ним осью поляризации. Свет доходит до зеркала, отражается и проходит весь путь в обратном порядке. Наблюдателю участок покажется прозрачным (светлым).

При подаче на некоторые сегменты напряжения (на рисунке--цифра 2) поляризация ЖК под сегментами, на которые подано напряжение, будет вертикальной. Она никак не влияет на проходящий свет, который придет к нижнему поляризатору с ортогональной поляризацией и не пройдет через него. Сегменты будут казаться черными.

Так устроены многие ЖКИ. Их достоинство в малом потреблении энергии, возможностью создавать многоточечные структуры, в том числе и жидкокристаллические экраны. Недостаток—в необходимости подсветки в условиях низкой освещенности, необходимость поддерживать поданные заряды периодическим тактированием.

Если убрать зеркало, ЖКИ будут работать "на просвет", что создает уникальные возможности для трюков, рекламы и т.д.