Вакуумный катодно-люминесцентный индикатор Советский патент 1982 года по МПК H01J21/10 

(54) ВАКУУМНЫЙ КАТОДНО-ЛЮМИНЕСИЕНТНЫЙ Изобретение относится к технике инди кации и может быть использовано для создания вакуумных катодно-люминесиеи-р ных индикаторов большой информационной емкости. Известны вакуумные катодно-люминес центные индикаторы (ВКИ), содержащие вакуумный баллон, в котором размещены плата, катод и рассеивающая сетка, на плате расположены анодные электроды, которые покрыты слоем люминофора flj Однако допустимый информационный объем такщс ВКИ определяется числом . внешних выводов вакуумного) баллона, а также площадтью сечения, в котором расположены соединительные проводники, и является существенно ограниченным. Наиболее близким к изобретению является вакуумный катодно-люминесдент ный индикатор, содержащий накальный катод, рассеивающую сетку и плату с расположенной на ней полупроводниковой подложкой с пассивирующим слоем, в которой выполнена управляющая интегральИНДИКАТОРная схема в виде отдельных ячеек, содержащих на участках поверхности люминофор 2 . Однако в такой конструкции не исполь зуются положительные свойства вакуумной, системы для организации цепей управления, что приводит к нерашюнальным энер- гетическим затратам в цепях управления. Цель изобретения - снижение мсявнос- ти управления устройством. Поставленная цель достигается тем, что в вакуумном катоао-пюминесцентном индикаторе, содержащем накальный катод, рассеивающую сетку и плату с расположенной на ней полупроводниковой подложкой с пассивирукщим слоем, в которой выполнена управляющая интегральная акема в виде отдельных ячеек, содержащих на участках поверхности люминофор, введены управляющая сетка, выполненная в виде ортогональных шин, нанесенных не поверхность подложки, и упрлеьлякшше элементы Ечеек, расположенные в местах пересечения шин, над которыми в пассивирующем слое выполнены окна. Причем по периферии подлонаси выполнен сканистор, выводы которого соединены с шинами управляющей сетки. Кроме того, ячейки управляющей интегральной схемы йьшолнены в виде р П - р фототранзисторов, на коллекторные области которых нанесен люминофор. Ячейки управляющей интегральной схемы могут быть выполнены в виде многослой- ной р-п- р - -структуры,.на катод которой нанесен люминофор, В такой конструкции управляющий ток ячеек отбирается от катода, управляющая сетка ВКИ контролирует только управляю щий ток ячеек. На фиг, 1 показан вакуумный катоднолюминесцентный индикатор, .общий вид; тла фиг, 2 - вариант выполнения наборной подложки; на фиг, 3 и 4 - топология первого варианта ячеек управляющей интегральной схемы (ИС) ; на фиг, 5 схемный эквивалент перёого варианта 5тчейки 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 стеклянной оболочкой 2 образует вакуумный 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 плате 1. Полупроводниковая поддою а (фиг, 2) состоит из четырех кристаллов 8, состыкованных по периферии. Подложка также может быть выполнена из двух и одного кристалла. По периферии кристаллов 8 расположены контактные площадки 9 и сканистор 1О, в функциональном отношении эквивалентен регистру сдвига, остальную часть кристаллов 8 занимают ячейки 11 управляющей интегральной схемы. Управляющая ИС - подложка 12 Чфиг, 3 и 4) реализована на кристалле кремния р-типа с эпитаксиальной областью 13 1 -типа, который в ячейках 11 первого типа образует базовую область, диффузионные области 14 р-типа коллекторные области р - п -. р транзисторов, .На коллекторные области 14 нанесен слой 15 люминофора, поверхность подлож ки покрыта пассивирующим слоем 16, например SiOQ. Базовые области 13 имеют окна 17, через которые на них может падать электронный поток. По периферии окон 17 нанесены электроды 18 и 19 управляющей 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 - Г) - р-фо то транзистор, 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 п -областей 21, которые выполняют функции катодов в р - п - р -п структуре, анодной областью служит рподложка 12, Окна 17 в ячейках данного типа сделаны над п -областями 13, которые выполняют управляющих баз. Устройство работает следующим образом. Подложка 12 находится под положительным напряжением относительно накапливаемого катода 4, величина которо|ГО достаточна для возникновения катодо- люминесценции, на электроды 18 и 19 управляющей, сетки еканистором 10 подано в исходном состоянии запрещающее отрицательное напряжение, наличие которого исключает возможность попадания Э-яиттируек-гы ; из катода 4 электронов па базовые области 13 транзисторов, В другом состоянии на электроды 18 и 19, которые связаны с выбранными ячейками 11, подается разрешающее напряжение, вследствие чего в ячейках первого типа на базовые области 13 выбранных ячеек начинает падать электронный поток. Конфигурация сеточных электродов 18 и 19 и окон 17 подобрана таким образом, чтобы наличие запрещающего напряжения на одном из электродов 18, 19 приводило к прерьтанию 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 пртока на базовые области 13 вызывает включение транзисторов выбранных ячеек 11, Слой 15 люминофора выбранных ячеек оказывается под действием анодного напряжения и начинает светиться. При этом часть излучения попадает на подложку 6 и вы зьшает генерацию фотоносителей, которые достигают базовых областей 13 включей- 5 ных транзисторов, что равносильно дейст ВИЮ положителЫной обратной связи. Далее включенное состояние может поддерживаться в отсутствие управляющего тока на базовых областях 13,10

Если коэффициент передачи по постоянному току 6 фототранзисторов достаточно болыиой, то в выбранных ячейках 11 постоянно поддерживается включенное состояние; в противном случае выбранные ячей-15 ки 11 будут некоторое время вьпшючаться, вследствие чего сканирование ячеек 11 должно быть периодическим.

i Выборка ячеек 11 второго типа осу- 20

ществляется аналогично, т. е. снятием запрещающего напряжения с электродов 18 и 19. Попадание электронного потока на п-области 13 р -п - р -п -структур (фиг. 6 и 7) вызывает их включение, 25 в результате чего слой 15 люминофора выбранных-ячеек оказывается под действием анодного напряжения и начинает светиться. Память в ячейках данного типа осуществляется благодаря наличию зо внутренней обратной связи в р -п- р -пструктуре.

Предлагаемый вакуумный катодно- лю- минесцентный индикатор испытан на ypos-jj не отдельных функциональных узлов. Ожидаемый экономический аффект при использовании предлагаемых вакуумных катоднолюминесцентных индикаторов составит около 1ОО тыс. руб. в год.

Формула изобретения

1.Вакуумный катодно-чгаом1гаесцентны индикатор, содержащий нахальный катод, рассеивающую сетку и плату с расположенной на ней полупроводниковой подложкой с пассивирующим слоем, в которой вьшолнена управляющая интегральная схема в виде отдельных ячеек, содержащих на участках поверхности люминофор, отличающийся тем, что, с целью снижения мощности управления, введены управляющая сетеа,: выполненная в виде ортогональных шин, нанесенных на поверп ность подложки, и управляющие элементы ячеек, расположенные в местах пересечения шин, над которыми в пассивирующем слое выполнены окна.

2.Индикатор по п. 1, о т л и ч а ю щ и и с. я тем, что по периферии подложки выполнен екание тор, выводы которого соединены с шинами управляпощей сетки.

3.Индикатор по пп. 1и2,отлич- а ю щ и и с я тем, что ячейки управляющей интегральной схемы выполнены в виде р -п- р-фототранзисторов, на коллекторные области которых нанесен люминофор.

4.Индикатор по пп. 1, 2, о т л и чающийся тем, что ячейки управляющей интегральной схемы выполнены в виде многослойной р-п-р-п структуры, на п катод которой нанесен люминофор.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе V 1. Лисицын Б. Л. Элементы индика- 1ЩИ. М., Энергия, 1978, с. 60, 67.

2. Авторское свидетельство СССР № 64546О, кл. Н 01J 21/1О, 1977.

to 8

,

П

Фиг.1

//

го

Фиг /5 tf /5 /7 19 rt г; Цг Д It дТГХТга Ij /