4. Полупроводниковые индикаторы

В полупроводниковых индикаторах (ППИ) при протекании через них прямого тока происходит инжекция неосновных носителей заряда в базовую область диодной структуры. Процесс рекомбинации этих носителей в базовой области и в p-n переходе сопровождается переходом их на более низкий энергетический уровень с излучением кванта света. Ширина запрещенной зоны определяет длину волны излучения.

П

Рис.5

ростейшими ППИ являются дискретные светодиоды (СД). Они в данном разделе не рассматриваются. Помимо светодиодов выпускаются цифровые и буквенно-цифровые одно- и многоразрядные, шкальные и матричные ППИ. Эти индикаторы характеризуются высокой яркостью, значительным сроком службы,низким рабочим напряжением. Они стойки к механическим воздействиям и имеют малую инерционность.

Основные группы конструкций - гибридные индикаторы, бескорпусные многоэлементные индикаторы и матричные индикаторы.

Гибридный индикатор - набор одноэлементных кристаллов, размещенных на основании корпуса заданным образом. Каждый элемент расположен в полости, сформированной внутри общего для всего индикатора световода.

Полость заполнена светорассеивающей пластмассой, обеспечивающей многократное рассеяние света, излучаемого элементом, и соответствующее увеличение светящейся поверхности.

Индикаторы с успехом используются в устройствах индикация включения готовности к работе, наличия напряжения в блоке, нормальной работоспособности узла, аварийной ситуации, достижения температурного порога, выполнения функционального задания и в других устройствах, хорошо согласуясь по электрическим параметрам с полупроводниковыми приборами и микросхемами.

Бескорпусный многоэлементный индикатор - монолитная конструкция, основой которой является эпитаксиальная структура с излучающими свет p-n переходами заданной конфигурации (Рис.5). Эпитаксиальная структура выращена на подложке из арсенида галлия. Выводы от р- области выполнены в виде пленок алюминия; n- область - общая для всех элементов; Si₃N₄ (нитрид кремния) - пленка диэлектрического просветляющего покрытия. Устройство матричных полупроводниковых индикаторов иллюстрируется на Рис.6, где показана конструктивная схема индикатора отражающего типа. На алюминиевой подложке 5 расположены катодные электроды в виде линей

н

Рис.6

Рис.7

ых проводников 6. Выводы анодов 7 расположены по краям подложки. Светоизлучающие диоды (СИД) 1 помещены в отверстия стеклянной отражающей пластины 4. Отверстия, в которых установлены СИД, имеют скошенные под углом 45° к основанию боковые поверхности, покрытые пленкой золота, Поверхность алюминиевой подложки зачернена за исключением контактных площадок 3 и проводящих элементов 2.

В индикаторе не отражающего типа СИД 1 располагаются на подложке 5 в шахматном порядке (Рис.7), где 2 проводящий элемент, 3 контактная площадка, 4 отражающая пластина, 6 линейный проводник, 7 выводы анодов. Параметры различных типов индикаторов приведены в таблице 8.

Таблица 8.

Сводная таблица параметров различных индикаторов

ПАРАМЕТР	ТИП ИНДИКАТОРОВ
	ЭЛЕТРОННО- ЛУЧЕВЫЕ	ГАЗОРАЗРЯДНЫЕ	ВАКУУМНЫЕ ЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЕ	ЭЛЕКТРОЛЮМИНЕСЦЕНТНЫЕ	ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ЗНАКОСИНТЕЗИРУЮЩИЕ	ВАКУУМНЫЕ НАКАЛИВАЕМЫЕ
Яркость, кд/м^2	300	700	2000	5000	3000	1000
Напряжение, В	25000	100	25	200	1,6	3,5
Потребляемая мощность на элемент, мВт	-	0,5	20	-	20	60
Инерционность, с	10^-3	10^-6	10^-3	10^-3	10^-7	10^-3
Диапазон температур, °С	-50...+80	0…+70	-50…+80	-	-60…+75	-
Цвет свечения	Полихромный	Желтый, зеленый, красный, синий	Зеленый, красный, синий	Зеленый	Желтый, зеленый, красный, оранжевый	-
Степень интеграции	10^4…10^6	10^4…10^5	10^4	10^4	10^4	4…10
Долговечность, ч	10^4	15*10^3	10^4	15*10^4	5*10^4	-
Светоотдача, лм/Вт	10…20	0,2…0,4	1…2	1…2	1…2	-

10