- •ПРЕДИСЛОВИЕ
- •ЧАСТЬ I. ВАКУУМНАЯ ЭЛЕКТРОНИКА
- •Глава 1. Эмиссионная электроника
- •1.2. Эмиссионная электроника
- •1.2.1. Термоэлектронная эмиссия
- •1.2.2. Термоэлектронная эмиссия с поверхности полупроводников
- •1.2.3. Термокатоды
- •1.2.4. Фотоэлектронная эмиссия
- •1.2.5. Вторичная электронная эмиссия
- •1.2.6. Автоэлектронная эмиссия
- •Контрольные вопросы
- •Глава 2. Движение электронов в вакууме в режиме объемного заряда. Электровакуумные приборы
- •2.1. Диоды
- •2.2. Триоды
- •2.3. Многоэлектродные лампы
- •2.4. Особенности многоэлектродных ламп различного назначения
- •2.5. Генераторные и модуляторные лампы
- •2.6. Электровакуумные приборы диапазона сверхвысоких частот
- •2.6.1. Особенности движения электронов в СВЧ полях
- •2.6.2. Клистроны – приборы с динамическим управлением электронным потоком и резонансными системами
- •2.6.3. Лампы бегущей и обратной волны (ЛБВ и ЛОВ)
- •2.6.4. Лампы со скрещенными полями
- •2.6.5. Усилитель на ЛБВ типа М
- •2.6.6. Генератор на ЛОВ типа М замкнутой конструкции (карсинотрон)
- •2.6.7. Магнетроны
- •2.6.8. Статический режим работы магнетрона
- •2.6.9. Динамический режим работы магнетрона
- •Контрольные вопросы
- •Глава 3. Электронная оптика. Электронно-лучевые приборы
- •3.1. Электронные линзы
- •3.2. Электростатические линзы
- •3.2.1. Диафрагма с круглым отверстием
- •3.2.2. Иммерсионная линза
- •3.2.3. Одиночная линза
- •3.2.4. Иммерсионный объектив
- •3.3. Магнитные линзы
- •3.4. Аберрации электронных линз
- •3.5. Электронно-оптические системы (ЭОС) электронно-лучевых приборов
- •3.6. Отклоняющие системы
- •3.6.1. Электростатическое отклонение электронных пучков
- •3.6.2. Магнитное отклонение электронных пучков
- •3.7. Некоторые особенности электронной оптики интенсивных пучков
- •3.8. Приемные электронно-лучевые трубки
- •3.9. Проекционные ЭЛТ и системы
- •3.10. Запоминающие электронно-лучевые трубки
- •3.11. Передающие электронно-лучевые трубки
- •Контрольные вопросы
- •ЧАСТЬ II. ГАЗОРАЗРЯДНАЯ ЭЛЕКТРОНИКА
- •Глава 4. Элементарные процессы в плазме
- •4.1. Введение
- •4.2. Упругие соударения электронов с атомами и молекулами газа
- •4.3. Неупругие соударения электронов с атомами и молекулами
- •4.3.1. Возбуждение
- •4.3.2. Ионизация
- •4.3.3. Ступенчатые процессы при возбуждении и ионизации молекул электронным ударом
- •4.3.4. Образование и разрушение отрицательных ионов
- •4.3.5. Диссоциация молекул
- •4.3.6. Рекомбинация
- •4.4. Движение электронов и ионов в газе
- •4.4.1. Дрейфовое движение электронов и ионов
- •4.4.2. Диффузия заряженных частиц в условиях разряда
- •Контрольные вопросы
- •Глава 5. Основные виды электрического разряда в газе
- •5.1. Классификация разрядов
- •5.2. Несамостоятельный газовый разряд
- •5.3. Условие развития самостоятельного разряда. Пробой разрядного промежутка
- •5.3.1. Тлеющий разряд
- •5.3.2. Количественная теория катодной области тлеющего разряда
- •5.3.3. Дуговой разряд
- •5.3.4. Искровой разряд
- •5.3.5. Коронный разряд
- •5.3.6. Высокочастотные разряды
- •5.3.7. Разряды на сверхвысоких частотах
- •Контрольные вопросы
- •Глава 6. Газоразрядная плазма
- •6.1. Основные понятия
- •6.2. Диагностика плазмы
- •6.2.1. Метод зондов Лангмюра
- •6.2.2. Оптические методы исследования плазмы
- •6.2.3. Сверхвысокочастотные методы диагностики плазмы
- •6.3. Теории газоразрядной плазмы
- •Контрольные вопросы
- •Глава 7. Газоразрядные приборы
- •7.1. Приборы тлеющего разряда
- •7.1.1. Световые индикаторы
- •7.1.2. Стабилитроны тлеющего разряда
- •7.1.3. Вентили (газотроны) тлеющего разряда
- •7.1.4. Тиратроны тлеющего разряда
- •7.1.5. Переключаемые световые индикаторы
- •7.2.1. Газоразрядные источники света
- •7.3. Ионизационные камеры и счетчики излучений
- •7.3.1. Ионизационные камеры
- •7.3.2. Пропорциональные счетчики
- •7.3.3. Счетчики Гейгера
- •7.4. Разрядники антенных переключателей
- •7.5. Газоразрядные индикаторные панели
- •7.6. Газоразрядные знаковые индикаторы (монодисплеи)
- •7.6.1. ГИП постоянного тока
- •7.6.2. ГИП переменного тока
- •7.6.3. Получение полутоновых изображений на ГИП
- •Контрольные вопросы
- •ЧАСТЬ III. ТВЕРДОТЕЛЬНАЯ ЭЛЕКТРОНИКА
- •8.1. Концентрация носителей заряда в полупроводниках
- •8.2. Электропроводность полупроводников
- •8.3. Диффузионное движение носителей заряда в полупроводниках
- •8.4. Неравновесные носители заряда в полупроводниках
- •8.5. Поверхностные явления в полупроводниках
- •Контрольные вопросы
- •Глава 9. Электрические переходы
- •9.1. Структура и основные параметры n-p перехода
- •9.2. Равновесное состояние n-p перехода
- •9.3. Неравновесное состояние n-p перехода. Явления инжекции и экстракции носителей заряда
- •9.4. ВАХ идеализированного перехода
- •9.5. ВАХ реального n-p перехода
- •9.7. Емкостные свойства n-p перехода
- •9.8. Контакт металл-полупроводник
- •9.9. Гетеропереходы
- •Контрольные вопросы
- •Глава 10. Полупроводниковые диоды
- •10.1. Выпрямительные диоды
- •10.2. Высокочастотные и сверхвысокочастотные диоды
- •10.3. Импульсные диоды
- •10.4. Стабилитроны
- •10.5. Полупроводниковые управляемые емкости (варикапы)
- •10.6. Туннельные и обращенные диоды
- •10.7. Диоды Шотки
- •10.8. Диоды Ганна
- •10.9. Лавинно-пролетные диоды
- •Контрольные вопросы
- •Глава 11. Биполярные транзисторы
- •11.1. Классификация биполярных транзисторов
- •11.2. Физические процессы в транзисторе
- •11.3. Распределение токов в транзисторе
- •11.4. Эффект модуляции ширины базы
- •11.5. Статические вольтамперные характеристики биполярного транзистора
- •11.6. Частотные характеристики биполярного транзистора
- •Контрольные вопросы
- •Глава 12. Тиристоры
- •12.1. Классификация тиристоров
- •12.2. Распределение токов в тиристоре
- •12.3. Особенности работы управляемых тиристоров
- •12.4. Тиристор с симметричной ВАХ
- •Контрольные вопросы
- •Глава 13. Униполярные полупроводниковые приборы
- •13.1. Классификация и основные особенности
- •13.2. Полевые транзисторы с изолированным затвором (МДП-транзисторы)
- •13.4. Дифференциальные параметры МДП-транзистора
- •13.5. Принцип работы полевого транзистора с управляющим n-p переходом
- •13.6. Частотные характеристики МДП-танзисторов
- •13.7. Сравнительная характеристика МДП и биполярного транзистора
- •13.8. Биполярный транзистор с изолированным затвором (IGBT)
- •Контрольные вопросы
- •Глава 14. Светоизлучающие и фотоэлектронные полупроводниковые приборы
- •14.1. Светоизлучающие полупроводниковые приборы
- •14.1.1. Светодиоды
- •14.2. Фотоэлектронные полупроводниковые приборы
- •14.2.1. Поглощение оптического излучения полупроводниками
- •14.2.2. Фоторезистивный эффект и приборы на его основе
- •14.2.3. Фотоэлектрический эффект в n-р переходе
- •14.2.4. Фототранзисторы и фототиристоры
- •14.2.5. Оптоэлектронные пары
- •Контрольные вопросы
- •Глава 15. Полупроводниковые датчики
- •15.1. Датчики температуры
- •15.2. Датчики деформации
- •15.3. Датчики магнитного поля
- •Контрольные вопросы
- •Глава 16. Основы квантовой электроники
- •16.2. Физические основы взаимодействия излучения с веществом
- •16.2.1. Форма и ширина спектральной линии
- •16.3. Устройство и принципы работы лазеров
- •16.3.1. Рабочее вещество
- •16.3.2. Создание инверсии
- •16.3.3. Условия создания инверсной населенности
- •16.3.4. Двухуровневая система
- •16.3.5. Трехуровневые системы
- •16.3.6. Четырехуровневая система
- •16.3.7. Оптические резонаторы
- •16.3.8. Условия самовозбуждения и насыщения усиления
- •16.4. Свойства лазерного излучения
- •16.4.1. Монохроматичность
- •16.4.2. Когерентность
- •16.4.3. Поляризация излучения
- •16.4.4. Направленность и возможность фокусирования излучения
- •16.4.5. Яркость и мощность излучения
- •16.5. Типы лазеров
- •16.5.1. Твердотельные лазеры
- •16.5.2. Рубиновый лазер
- •16.5.3. Неодимовый стеклянный лазер
- •16.5.4. Nd – ИАГ – лазеры
- •16.5.5. Газовые лазеры
- •16.5.6. Атомные лазеры
- •16.5.7. Лазеры на парах металлов
- •16.5.8. Ионные лазеры
- •16.5.9. Молекулярные лазеры
- •16.5.10. Эксимерные лазеры
- •16.5.11. Газовые лазеры в инфракрасной области спектра
- •16.5.12. Химические лазеры
- •16.5.13. Газодинамические лазеры
- •16.5.14. Электроионизационные лазеры
- •16.5.15. Полупроводниковые лазеры
- •16.5.16. Жидкостные лазеры
- •Контрольные вопросы
- •Глава 17. Основы оптоэлектроники
- •17.1. Этапы и перспективы развития оптической электроники
- •17.2. Источники излучения для оптоэлектроники
- •17.3. Фотоэлектронные приемники излучения
- •17.4. Модуляция лазерного излучения
- •17.4.1. Физические основы модуляции лазерного излучения
- •17.4.2. Оптические модуляторы
- •17.4.3. Дефлекторы
- •17.5.1. Элементная база ВОЛС
- •17.5.2. Классификация ВОЛС
- •17.6. Оптические методы запоминания и хранения информации. Оптические (лазерные) диски
- •17.7. Голографические системы хранения и обработки информации
- •17.7.1. Принцип голографии
- •17.7.2. Голографическое запоминающее устройство
- •17.7.3. Голографические схемы записи и считывания информации
- •17.8. Системы отображения информации
- •17.8.1. Особенности зрительного восприятия информации
- •17.8.2. Физические эффекты, используемые для отображения информации
- •17.8.3. Жидкокристаллические индикаторы
- •17.8.4. Жидкокристаллические индикаторные панели
- •17.9. Электролюминесцентные индикаторы
- •17.10. Дисплеи с полевой (автоэлектронной) эмиссией
- •17.11. Отражающие дисплеи (электронная бумага)
- •17.12. Системы отображения информации на основе полупроводниковых светодиодов
- •Контрольные вопросы
- •ЧАСТЬ V. ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ, МИКРО И НАНОЭЛЕКТРОНИКА
- •Глава 18. Предмет микроэлектроники
- •18.1. Основные термины и определения
- •18.2. Классификация ИМС
- •18.2.1. Плёночные ИМС
- •18.2.2. Гибридные ИС
- •18.2.3. Полупроводниковые ИМС
- •18.2.4. Совмещенные ИМС
- •18.3. Система обозначений ИМС
- •Контрольные вопросы
- •Глава 19. Биполярные структуры в микроэлектронике
- •19.1. Транзисторы с изоляцией на основе n-p перехода
- •19.2. Транзисторы с диэлектрической изоляцией
- •19.3. Транзисторы с комбинированной изоляцией
- •19.4. Транзисторы типа p–n–p
- •19.5. Многоэмиттерные транзисторы
- •19.6. Многоколлекторные транзисторы
- •19.7. Транзисторы с диодом Шотки
- •19.8. Интегральные диоды и стабилитроны
- •Контрольные вопросы
- •Глава 20. Униполярные структуры в микроэлектронике
- •20.1.1. МДП–транзистор с алюминиевым затвором
- •20.1.3. Конструкция Д–МДП–транзисторов
- •20.1.4. Комплементарные микроэлектронные структуры
- •20.2.1. Пороговое напряжение
- •20.2.2. Вольт-амперные характеристики
- •20.4. Принцип действия МЕП-транзистора
- •20.5. Элементы полупроводниковых постоянных запоминающих устройств (ПЗУ)
- •20.5.1. МНОП-транзистор
- •20.5.3. Двухзатворный МДП–транзистор
- •Контрольные вопросы
- •Глава 21. Микроэлектроника субмикронных СБИС
- •21.2. Методы улучшения характеристик субмикронных МДП-транзисторов
- •21.2.1. Ореол
- •21.2.2. Ретроградное распределение
- •21.2.3. Подзатворный диэлектрик
- •21.2.4. Области стока и истока
- •21.2.5. Напряженный кремний
- •21.3. Субмикронные МДП-транзисторы на диэлектрических подложках
- •21.3.1. Структуры «кремний на изоляторе»
- •21.3.2. Cтруктура «кремний ни на чём»
- •21.4.1. Транзисторы с двойным и с окольцовывающим затвором
- •21.4.2. Транзисторы с вертикальным каналом
- •21.5. Особенности субмикронных транзисторов для аналоговых применений
- •Контрольные вопросы
- •Глава 22. Гетероструктуры в микроэлектронике
- •22.1. Основные свойства гетероперехода
- •22.1.1. Сверхинжекция неравновесных носителей заряда в гетеропереходе
- •22.1.2. Понятие о двухмерном электронном газе
- •22.2. Гетероструктурные полевые транзисторы
- •22.2.1. Транзистор с высокой подвижностью электронов (НЕМТ)
- •22.2.2. Псевдоморфные и метаморфные структуры (р-НЕМТ и m-НЕМТ)
- •22.2.3. НЕМТ на подложках из GaN
- •22.3. Гетеропереходные биполярные транзисторы
- •22.4. Интегральные микросхемы на гетеропереходных полевых транзисторах
- •Контрольные вопросы
- •Глава 23. Пассивные элементы ИМС
- •23.1. Полупроводниковые резисторы
- •23.2. Плёночные резисторы
- •23.3. Конденсаторы и индуктивные элементы
- •23.4. Коммутационные соединения
- •23.4.1. Задержка распространения сигнала
- •23.4.2. Электороимграция
- •Контрольные вопросы
- •Глава 24. Функциональная электроника
- •24.1. Пьезоэлектроника
- •24.2. Оптоэлектроника
- •24.3. Акустоэлектроника
- •24.4. Магнитоэлектроника
- •24.5. Криоэлектроника
- •24.6. Хемотроника
- •24.7. Молекулярная и биоэлектроника
- •24.8. Приборы с зарядовой связью
- •24.9. Диэлектрическя электроника
- •24.10. Приборы на основе аморфных материалов
- •Глава 25. ОСНОВЫ НАНОЭЛЕКТРОНИКИ
- •25.1. Квантовые основы наноэлектроники
- •25.1.1. Квантовое ограничение
- •25.1.2. Интерференционные эффекты
- •25.1.3. Туннелирование
- •25.3. Квантовые транзисторы
- •25.4. Нанотрубки в электронике
- •25.5. Графеновые транзисторы (спинтроника)
- •25.6. Молекулярная электроника
- •25.6.1. Квантовые компьютеры
- •25.7. Заключение
- •Список рекомендуемой литературы
- •CПРАВОЧНЫЙ РАЗДЕЛ
- •Содержание
регенерации позволяет использовать их для отображения видео- и телесигнала. Необходимо отметить и стойкость плазменных экранов к электромагнитным полям, что позволяет использовать их в промышленных условиях.
Главными недостатками такого типа мониторов является довольно высокая потребляемая мощность, возрастающая при увеличении диагонали монитора и низкая разрешающая способность, обусловленная большим размером элемента изображения.
Разработаны дисплеи, сочетающие в себе преимущества жидких кристаллов (яркость и сочность цветов, контрастность) с большим углом видимости и высокой скоростью обновления плазменных панелей. В
качестве регулятора яркости в этих дисплеях используются газоразрядные плазменные ячейки, а для цветовой фильтрации применяется ЖК-матрица.
При этом осуществляется адресация каждого пикселя дисплея по отдельности, что обеспечивает высокую управляемость и качество изображения.
Наиболее распространенными являются плазменные экраны с диагональю 42 дюйма и наборные плазменные панели, диагональ которых может превышать три метра.
Полупроводниковые системы для отображения информации также рассмотрены ранее. Поэтому в данной главе мы остановимся подробнее только на жидкокристаллических и электролюминесцентных индикаторах, которые, наряду с указанными выше, часто применяются в системах отображения информации.
17.8.3. Жидкокристаллические индикаторы
Жидкие кристаллы занимают промежуточное место между твердым телом и жидкостью. Молекулы жидкого кристалла движутся подобно молекулам в жидкости, но при этом сохраняется определенная упорядоченность в их расположении. Жидкокристаллические молекулы имеют удлиненную форму, и в зависимости от вида их взаимной ориентации различают нематические, смектические и холестерические жидкие кристаллы (рис. 17.16). В индикаторах чаще применяются нематические ЖК, например МББА [н-(п-метоксибензилиден) – п-(н-бутиланилин)] и ЭББА [н-(п-этоксибензилиден) – п-(н-бутиланилин)]. Широкое применение нематических жидких кристаллов связано с тем, что они имеют наименьшую вязкость, а следовательно, наименьшее время переориентации молекул.
341
а) б)
Рис. 17.16. Структура жидких кристаллов
Взаимная ориентация молекул жидкого кристалла изменяется под действием электрического поля, температуры и других факторов, что сопровождается изменением его оптических свойств. Богатство
функциональных возможностей жидких кристаллов заключено в анизотропии их физических свойств – коэффициента преломления, диэлектрической проницаемости, проводимости, магнитной проницаемости, вязкости и др.
Особенно важными с точки зрения оптоэлектроники являются оптическая и электрическая анизотропия: значения показателей преломления
и диэлектрической постоянной в направлении вдоль больших осей молекул и перпендикулярно ему различны, то есть жидкие кристаллы обладают свойством двойного лучепреломления. В зависимости от знака величины Δε = ε1 – ε2 различают положительную и отрицательную диэлектрическую анизотропию.
При приложении внешнего поля молекулы с положительной анизотропией ориентируются вдоль поля, а с отрицательной – поперек поля.
Наличие анизотропии и возможность перестройки структуры проявляются в
342
двух разновидностях электронно-оптических эффектов: в изменении
характера поляризации проходящего или отраженного света и в изменении величины коэффициента пропускания или отражения света.
Жидкокристаллические индикаторы не излучают свет. В них индикация информации осуществляется в результате изменения оптических свойств, что приводит к модуляции светового потока.
Недостатками жидких кристаллов с точки зрения отображения информации являются их пассивность, малая контрастность, низкое быстродействие. В то же время жидкокристаллические индикаторы обладают рядом важных достоинств, которые делают их одним из наиболее перспективных. Это возможность исполнения в виде плоской конструкции, низкое управляющее напряжение, простота управляющей схемы, исполняемой в виде ИС, малая потребляемая мощность и др. Жидкокристаллические индикаторы обычно работают на переменном токе.
При использовании постоянных управляющих напряжений проявляются электролитические эффекты, существенно снижающие долговечность прибора.
В большинстве жидкокристаллических индикаторов используются электрооптические эффекты, которые подразделяются на токовые (динамическое рассеяние, электрическое управление двулучепреломлением, "твист-эффект") и полевые (фазовый переход, эффект "гость-хозяин").
Рассмотрим эти эффекты подробнее.
Динамическое рассеяние света. Если через слой нематического жидкого кристалла пропустить постоянный ток или переменный низкой частоты, то прозрачный слой ЖК мутнеет – происходит рассеяние света. Поскольку жидкокристаллическая ячейка имеет толщину порядка 6 мкм,
требуется достаточно высокое напряжение для разрушения упорядоченного состояния и перевода жидкости в состояние турбулентности, при котором происходит эффективное рассеяние света. На этом принципе работают ряд индикаторных приборов. Рассмотрим индикатор отражающего типа. При отсутствии внешнего напряжения слой жидкого кристалла прозрачен, и наблюдатель видит свет, отраженный от нижнего зеркального электрода.
При приложении внешнего напряжения в слое жидкого кристалла происходит направленное движение ионов, вызывающее турбулентность, которая сопровождается рассеянием света. Свет рассеивается в прямом направлении и отражается от нижнего электрода, что приводит к увеличению яркости в направлении наблюдателя. Участки жидкого кристалла, находящиеся в состоянии динамического рассеяния, кажутся ярко светящимися по сравнению с соседними невозбужденными участками.
После снятия напряжения жидкий кристалл некоторое время остается в режиме динамического рассеяния, а затем переходит в исходное упорядоченное состояние, и изображение пропадает. Это индикатор сегментного типа, поэтому схема управления им достаточно сложна, а
343
выпадение одного из сегментов, образующих знак, может привести к неверному считыванию информации.
Более простыми и надежными являются ЖКИ проекционного типа. При этом обычно используют пакетный способ выполнения буквенно-цифровой панели. Панель состоит из набора отдельных пластин ЖКИ ячеек, каждая из которых является отдельным знакоместом. С тыльной стороны каждой из пластин наносится проводящий слой диоксида олова, имеющий форму цифры или буквы. Промежутки между пластинами заполняются жидким кристаллом, а за пакетом или в торце его располагается источник подсветки.
Приложение к электродам напряжения вызывает эффект динамического рассеяния по всей площади цифры, которая кажется ярко светящейся. Эти индикаторы имеют простую схему управления, малые габариты, низкую стоимость. Источник подсветки обычно включают только на время индикации.
Виндикаторах, использующих динамическое рассеяние света, обычно
используется жидкий кристалл, легированный токопроводящей примесью. Типичные параметры индикатора: потребляемый ток 5 мкА/см2, время включения 7 мс, время выключения 80 мс, контрастность изображения 14, управляющее напряжение 15 В.
На базе этого эффекта разработаны матричные жидкокристаллические панели, управляемые интегральными микросхемами. При минимальной толщине ячейки 5 мкм разрешающая способность жидкокристаллического растра составляет 50 линий на миллиметр.
Взависимости от состояния поверхности пластин жидкокристаллической ячейки можно получить гомеотропную ориентацию молекул (перпендикулярно пластинам) или гомогенную (параллельно пластинам). На основе молекул с отрицательной диэлектрической анизотропией создают ЖК с гомеотропной упаковкой. При приложении внешнего поля ориентация молекул становится гомогенной, при этом возникает эффект двойного лучепреломления. Если поместить вне ЖК ячейки скрещенные поляризатор и анализатор, можно управлять
интенсивностью проходящего через ячейку света с помощью внешнего электрического поля. Примером прибора, использующего этот эффект, является часовой индикатор с планарной структурой. Планарный слой ЖК,
находящийся между стеклянными пластинами с рисунком на прозрачных электродах из оксида олова, дополнительно помещают между поляроидными пленками в скрещенном положении так, чтобы направление ориентации составляло угол в 45 градусов с плоскостью поляризации анализатора. За анализатором помещают зеркало, если прибор работает в отражательном режиме. В отсутствие напряжения свет свободно проходит через скрещенные поляроиды и отражается от зеркала из-за приобретения дополнительной разности хода в жидком кристалле. ЖК панель при этом выглядит светлой, изображение отсутствует. При подаче напряжения выше порогового направление ориентации совпадает с направлением поля,
344
дополнительная разность хода в жидком кристалле исчезает, и свет через сегменты не проходит. Сегменты выглядят темными на светлом фоне. Можно получить и негативное изображение – светлые знаки на темном фоне.
"Твист – эффект" реализуется при помощи однонаправленного натирания пластин во взаимно-перпендикулярных направлениях и введения
между ними нематического жидкого кристалла с положительной диэлектрической анизотропией. Молекулы жидкого кристалла в этом случае оказываются закрученными на 90 градусов, при этом на нижней подложке молекулы параллельны одному направлению, а на верхней – направлению, повернутому на 90о, что приводит к повороту плоскости поляризации линейно-поляризованного света, прошедшего через ячейку. Если к электродам приложить внешнее напряжение, то ориентация молекул становится гомеотропной, перпендикулярной пластинам, и изменения плоскости поляризации не происходит. Если плоскости поляризации поляризатора и анализатора, установленных по обе стороны ЖК-ячейки, параллельны, приложение напряжения приводит к прохождению света, а в отсутствие его свет не проходит. В случае перпендикулярного расположения
плоскостей поляризации поляризатора и анализатора получается обратная картина (рис. 17.17).
+ + + + +
++++++++++
Е |
|
вид сбоку |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
вид сверху
Рис. 17.17. Твист-эффект в жидких кристаллах
Рабочее напряжение на такой ячейке обычно не превышает 1 В. Твист – эффект также применяется в часовых индикаторах. Закрученная на 90
градусов нематическая жидкокристаллическая пленка помещается между скрещенными поляроидами. Свет свободно проходит через такую структуру, ибо, пройдя поляризатор и войдя в жидкий кристалл, плоскополяризованный свет повернет плоскость поляризации на 90 градусов благодаря оптическому вращению, которым обладает искусственно закрученный нематический слой.
Если нижний электрод отражающий, то свет отразится от зеркала и выйдет обратно. При подаче внешнего напряжения закрученная структура исчезает, и свет не проходит. Наблюдатель видит темные знаки на светлом фоне. Чтобы получить негативное изображение, достаточно сделать поляризаторы параллельными. При этом поле зрения выглядит темным, а знаки светлыми. Твист-структура обладает низкими пороговыми
345