Полупроводниковые индикаторы

 

Элементами отображения в полупроводниковых знакосинтезирующих индикаторах являются светодиоды. Физический принцип действия светодиодов основан на инжекции неосновных носителей заряда через p-n-переход с их последующей излучательной рекомбинацией.

Для производства индикаторов наибольшее распространение получили эпитаксиальные структуры непрямозонного соединения фосфида галлия (GaP). На их основе удаётся получить эффективную люминесценцию в красной, жёлтой и зелёной областях спектра.

Из всего многообразия конструктивных решений полупроводниковых знакосинтезирующих индикаторов наиболее применяемыми на практике являются пять базовых конструкций: бескорпусные монолитные многоэлементные, монолитные многоразрядные, гибридные, гибридные с рассеянием света, многоэлементные со встроенными схемами управления.

Для монолитной одно- и многоразрядной конструкции прибора характерно расположение светоизлучающих элементов на одной общей полупроводниковой пластине, а для гибридной – светоизлучающие элементы устанавливаются по одному на определённых участках и по определённой структурной схеме на кристаллодержателе.

Преимущество монолитных индикаторов в том, что они дают возможность создавать большое число светящихся элементов любой конфигурации с любым взаимным расположением элементов. Их недостаток –

высокий расход полупроводникового материала.

Среди монолитных индикаторов с высотой знака от 2,5 до 5,0 мм наибольшее

распространение получили конструкции, изображённые на рис. 10. Для гибридных индикаторов с высотой знака от 7 до 12 мм характерна конструкция с полым керамико-стеклянным корпусом, изображённая на рис.11. Для гибридных индикаторов, основанных на принципе рассеяния света с высотой знака от 7 до 25 мм, чаще всего применяются конструкции, изображённые на рис.12.

Следует отметить растущую тенденцию применения полых корпусов из многослойной керамики со световыводящей крышкой для индикаторов с элементами управления в едином корпусе и матричных индикаторов. Такие корпуса характеризуются малым числом выводов, большой плотностью топологии, высокой точностью посадочных площадок и колодцев, возможностью перекрёстной коммутации, креплением выводов в поле проекции корпуса, высокой надёжностью последующей сборки и монтажа кристаллов.

 

Управление полупроводниковыми индикаторами осуществляется подачей на элементы отображения напряжения в статическом или динамическом режимах. При этом один элемент при номинальной яркости свечения в среднем потребляет ток порядка 10 мА. Быстродействие при номинальном напряжении питания 2¸5 В составляет порядка 10 нс.

Для управления единичными светодиодами обычно применяют статический способ управления с использованием транзисторных ключей или простых ключевых микросхем.

Для управления цифровыми сегментными индикаторами обычно используют двоично-десятичные дешифраторы.

Промышленностью разработаны специальные микросхемы, содержащие подобные устройства. Это микросхемы серии К514 (К514ИД1, К514ИД2, К514ПР1 и др.)

К достоинствам полупроводниковых индикаторов можно отнести их полную совместимость с микросхемами, возможность достижения свечения любого цвета, высокое быстродействие, надежность и долговечность, высокая механическая стойкость, возможность электрической регулировки яркости, малые габариты и масса. Однако полупроводниковые индикаторы остаются пока приборами индивидуального пользования. Для расширения областей их применения необходимо добиться снижения потребляемой мощности как минимум на порядок.