Вакуумный катодно-люминесцентный индикатор

 

Оп ИСАНИЕ

Союз Советски к

Социалистических

Республик (i i>9

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l) Дополнительное к авт. саид-ву (22)Заявлено 18.11.80 (21) 3006945/18 2l с присоединением заявки J% (23) Приоритет

{5t)M. Кл.

Н 01 «т 21/10

3еоударотакииый комитет

СССР ио делам изаоретеиий и открытий

{53) УДК 6».» 7 (088.8) Опубликовано 23.06.82. Бюллетень № 23

Дата опубликования описания 1

В. А. Решетаров, А. П. Шевьев П. А; Рябов а.ф. Й (72) Авторы изобретения имов

Ф

Московский ордена Трудового Красного Знамени электротехнический институт связи (71) Заявитель (54) ВАКУУМНЫЙ КАТОДНО- ПЮМИНЕСБЕНТНЫЙ

ИНДИКАТОР

Изобретение относится к технике индикации и может быть использовано для создания вакуумных катодно-люминесцент ных индикаторов большой информационной емкости.

Известны вакуумные катодно-люминесцентные индикаторы (ВКИ), содержащие вакуумный баллон, в котором размещены плата, катод и рассеивающая сетка, на плате расположены анодные электроды, которые покрыты слоем люминофора fig .

Однако допустимый информационный объем. тактах BKH определяется числом . внешних вйводов вакуумного баллона, а также плошадью сечения, в котором рас- т положены соединительные проводники, и является существенно ограниченным.

Наиболее близким к изобретению является вакуумный катоднопюминесцен т ный индикатор, содержащий накальный 20 катод, рассеивающую сетку и плату с расположенной на ней полупроводниковой подложкой с пассивируюшим слоем, в которой выполнена управляющая интегральная схема в виде отдельных ячеек, содержащих на участках поверхности люми (:

Однако в такой конструкции не используются положительные свойства вакуумной, системы для организащти цепей управле ния, что приводит к нерациональным энер гетическим затратам в цепях управления.

Бель изобретения - снижение мощности управления устройством.

Поставленная цель достигается тем, что в вакуумном катоаопюминесцентном индикаторе, содержащем накальный катод, рассеивающую сетку и плату с располоманной на ней полупроводниковой подложкой с пассивирукицим слоем, в которой выполнена управлякицая интегральная схема в виде отдельных ячеек, содержащих на участках цоверхиости люминофор, вве девы управпяютцая сетка, выполненная в виде ортогональных шин, нанесенных на повержость подложки, и управляющие элементы ячеек, расположенные в местах

93833 пересечения шин, над которыми в пассивирующем слое выполнены окна.

Причем по периферии подложки выполнен сканистор, выводы которого соединены с шинами управляющей сетки.

Кроме того, ячейки управляющей интегральной схемы выполнены в виде р - » р фототранэисторов, на коллекторные области которых нанесен люминофор.

Ячейки управляющей интегральной схемы 10 могут быть выполнены в виде многослойной р-и- р - и -структуры, на ц+ катод ф" которой нанесен люминофор.

В такой конструкции управляющий ток ячеек отбирается от катода, управляющая сетка ВКИ контролирует только управляющий ток ячеек.

На фиг. 1 показан вакуумный катоднолюминесцентный индикатор, .общий вид; на фиг. 2 - вариант выполнения наборной подложки; на фиг. 3 и 4 - топология первого варианта ячеек управляющей интегральной схемы (ИС}; на фйг. 5— схемный эквивалент перЬого варианта ячейки управляющей схемы; на фиг. 6 и 7 - топология и схемный эквивалент второго варианта ячеек управляющей интегральной схемы.

Устройство (фиг. 1) содержит стеклянную плату 1, которая вместе со стек- з

30 лянной оболочкой 2 образует вакуумныи баллон, на держателях 3 укреплен катод 4 и рассеивающая сетка 5. Полупроводниковая подложка 6 расположена на плате 1, слой 7 металлизации образует необходимую конфигурацию соединений на

35 плате l.

Полупроводниковая подложка (фиг. 2) состоит иэ четырех кристаллов 8, состыкованных по периферии. Подложка также

40 может быть выполнена иэ двух и одного кристалла. По периферии кристаллов 8 расположены контактные площадки 9 и сканистор 10, который в функциональном отношении эквивалентен регистру сдвига, остальную часть кристаллов 8 занимают аз ячейки ll управляющей интегральной схемы. Управляющая ИС - подложка 12 (фиг. 3 и 4} реализована на кристалле кремния р-типа с эпитаксиальной областью 13 и -типа, который в ячейках ll первого типа образует базовую область, диффузионные области 14 р-типа коллекторные области р - h - р-транзисторов.. .На коллекторные области 14 нанесен слой 15 люминофора, поверхность подлож- ки покрыта пассивируюшим слоем 16, например Si 0 . Базовые области 13 имеют окна 17, через которые на них

2 4 может падать электронный поток. По периферии окон 17 нанесены электроды 18 и 19 управляюшей сетки, в местах пересечения которых расположены соединительные р-области 20. Пересечения электродов 18 и 19 могут быть реализованы также любым другим известным способом. В схемном отношении ячейки управляющей ИС представляют собой (фиг. 5) р » - р-фототранзистор, в коллектор 14 которого включена нагрузка (люминофор), эмиттер (подложка) 12 соединен с источником анодного питания, а базовая область 13 через два последовательно соединенных ключевых элемента, роль которых выполняют сеточные электроды 18 и 19, соединена с катодом 4.

Ячейки 11 второго типа (фиг. 6 и 7) отличаются от описанных наличием дополнительных h -областей 21, которые выполняют функции катодов в р — n - р «р+структуре, анодной областью служит рподложка 12. Окна 17 в ячейках данного типа сделаны над и -областями 13, ко« торые выполняют функции управляющих баэ.

Устройство работает следующим образом.

Подложка 12 находится под положительным напряжением относительно накапливаемого катода 4, величина которо» го достаточна для возникновения катодолюминесценции, на электроды 18 и 19 управляющей сетки сканистором 10 подано в исходном состоянии запрешаюшее отрицательное напряжение, наличие которого исключает возможность попадания э литтируе.лых из катода 4 электронов па базовые области 13 транзисторов. В другом состоянии на электроды 18 и 19, которые связаны с выбранными ячейками

l1, подается разрешающее напряжение, вследствие чего в ячейках первого типа на базовые области 13 выбранных ячеек начинает падать электронный поток. Кон« фигурация сеточных электродов 18 и 19 и окон 17 подобрана таким образом, чтобы наличие запрещающего напряжения на одном иэ электродов 18, 19 приводило к прерыванию электронного потока, а величина разрешающего напряжения должна быть несколько меньшей напряжения катода, вследствие чего электронный поток не должен падать на сеточные электроды 18 и 19.

Попадание электронного потока на базовые области 13 вызывает включение транзисторов выбранных ячеек 11. Слой

l5 люминофора выбранных ячеек окаэы5 938 вается под действием анодного напряжения и начинает светиться. При этом часть излучения попадает на подложку 6 и вы- . зывает генерацию фотоносителей, которые достигают базовых областей 13 включенных транзисторов, что равносильно дейст вию положительной обратной связи. Далее включенное состояние может поддерживаться в отсутствие управляющего тока на базовых областях 13. 1о

Если коэффициент передачи по постоянному току 5 фототранзисторов достаточно большой, то в выбранных ячейках 11 постоянно поддерживается включенное состоя ние; в противном случае выбранные ячей-15 ки 11 будут некоторое время выключатт ся, вследствие чего сканирование ячеек

11 должно быть периодическим.

Выборка ячеек 11 второго типа осу- 2о шествляется аналогично, т. е. снятием запрещающего напряжения с электродов

18 и 19. Попадание электронного потока на п-области 13 p -n р -n -струк+ тур (фиг. 6 и 7) вызывает их включение, 2s в результате чего спой 15 люминофора выбранных ячеек оказывается под дейст вием анодного напряжения и начинает светиться. Память в ячейках данного типа осуществляется благодаря наличию ро внутренней обратной связи в р -n- p -п+ структуре.

Предлагаемый вакуумный катоднолю минесцентный индикатор испытан на уров-з не отдельных функциональных узлов. Ожи« даемый экономический аффект при использовании предлагаемых вакуумных катоднолюминесцентных индикаторов составит около 100 тыс. руб. в год.

332 6

Формула изобретения

1. Вакуумный катоднолюминесцентный индикатор, содержащий накальный катод, рассеивающую сетку и плату с расположенной на ней полупроводниковой подлож кой с пассивируюшим слоем, в которой выполнена управляющая интегральная схе» ма в виде отдельных ячеек, содержащих на участках поверхности люминофор, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью снижения мощности управления, введены управляющая сетка,:выполненная в виде ортогональных шин, нанесенных íà поверх ность подложки, и управляющие элементы ячеек, расположенные в местах пересечения шин, над которыми в пассивирую шем слое выполнены окна.

2. Индикатор по и. 1, о т л и ч а юш и и с я тем, что по периферии подложки выполнен сканистор, выводы кото рого соединены с шинами управляющей сетки.

3. Индикатор по пп. 1 и 2, о т л и ч. а ю ш и и с я тем, что ячейки уп равляющей интегральной схемы выполнены в виде р -n- р-фототранзисторов, на коллекторные области которых нанесен люминофор.

4. Индикатор по пп. 1, 2, о т л и -. ч а ю шийся тем, что ячейки уп» равляюшей интегральной схемы выполне ны и виде многослойной р - n - p»»п структуры, на р+ катод которой нанесен люминофор.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Лисицын Б. Л. Элементы индика пии. N., Энергия, 1978, с. 60, 67.

2. Авторское свидетельство СССР

K 645460, кл. Н 01 J 21/10, 1977.

938332

l5 1f gg t7 !У f4 81 фиг. б га тиг. 7

Составитель В. Александров

Редактор Н. Лазаренко Техред Е.Харитончик Корректор А. Йзятко

Заказ 4473/75 Тираж 761 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-З5, Раушская наб., д, 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4