Вакуумный катодно-люминесцентный индикатор

(23) П риоритет Геоударотекииый комитет СССРОпубликовано 23.06.82; Бюллетень23 по делаю изоорете ткрюти ата опубликования описания т Л А. П, Шевьев,: П. А. Рябов и ф. 4. А. Решет ФМосковский ордена Трудового Красного Знамени электротехнический институт связи(54) ВАКУУМНЫЙ КАТОДНО-ПЮМИНИНДИКАТОР ТНЫЙ 2 тд ельцытквх лове ек, соти люмине исполь. вакуумной, упрввл эффивльным энер управления.ие мощносПоставленная цель достигается тем,что и вакуумном квтоао-дюминесцентномв индикаторе, содержащем накальный катод, рвс рассеивающую сетку и плату с рвсполои женной нв ней полупроводниковой подложкой с пвссивирукицим слоем, в которой яв- выполнена упрвюипощвя интегральная схемв в виде отдельных ячеек, содержащих20 нв участках цоверхиости люминофор, введены упрввляквцвя сетка, выполненная в овой виде ортогонвльных шин, нанесенных нвко- .повержость подложки, и упраищющие раль элементы ячеек, расположенные в местах нефф п Изобретение относится к технике индикации и может быть использовано длясоздания вакуумных квтодно-люминесцентных индикаторов большой информационнойемкости,5Известны вакуумные квтодно-люминесцентные индикаторы (ВКИ), содержащиевакуумный баллон, в котором размещеныплата, катод и рассеивающая сетка, нвплате расположены внодные электроды,которые покрыты слоем люминофора 1 .Однако допустимый информационныйобъем. таких ЦКИ опраеляется числомвнешних вйводов вакуумного баллона,. также площадью сечения, в которомположены соединительные проводники,является существенно ограниченным.Наиболее близким к изобретениюется вакуумный квтодно-аюминесценый индикатор, содержащий накальныйкатод, рассеивающую сетку и плату срасположенной нв ней полупроводникодложкой с пвссивирующим слоем, второй выполнена управляющая интег нвя схема в виде о х яч держащих нв учвс рхнос нофор 21,Однако в такой конструкции зуются положительные свойства системы для организации цепей ния, что приводит к нервцион гетическим затратам в цепяхБель изобретения - снижен ти управления устройством.93833пересечения шин, над которыми в пассивирующем слое выполнены окна,Причем по периферии подложки выполнен сканистор, выводы которого соединены с шинами управляющей сетки.5Кроме того, ячейки управляющей интегральной схемы выполнены в видер -ор фототранэисторов, на коллекторные области которых нанесен люминофор.Ячейки управляющей интегральной схемы 1 омогут быть выполнены в виде многослойной р-и- р - п -структуры, на п катодф"которой нанесен люминофор,В такой конструкции управляющий токячеек отбирается от катода, управляющаясетка ВКИ контролирует только управляющий ток ячеек,На фиг. 1 показан вакуумный катоднопюминесцентный индикатор, .общий вид;на фиг. 2 - вариант выполнения наборной подложки; на фиг, 3 и 4 - топологияпервого варианта ячеек управляющей интегральной схемы (ИС); на фйг, 5 -схемный эквивалент перЬого вариантаячейки управляющей схемы; на фиг, 6и 7 - топология и схемный эквивалентвторого варианта ячеек управляющей интегральной схемы.Устройство (фиг. 1) содержит стеклянную плату 1, которая вместе со стек- зЗОлянной оболочкой 2 образует вакуумныибаллон, на держателях 3 укреплен катод 4 и рассеивающая сетка 5, Полупроводниковая подложка 6 расположена наплате 1, слой 7 металлизации образуетнеобходимую конфигурацию соединений на35плате 1.Полупроводниковая подложка (фиг, 2)состоит иэ четырех кристаллов 8, состыкованных по периферии. Подложка также40может быть выполнена иэ двух и одного.кристалла. По периферии кристаллов 8расположены контактные площадки 9 исканистор 10, который в функциональномотношении эквивалентен регистру сдвига,остальную часть кристаллов 8 занимаютазячейки 11 управляющей интегральнойсхемы. Управляющая ИС - подложка 12(фиг. 3 и 4) реализована на кристаллекремния р-типа с эпитаксиальной областью 13-типа, который в ячейках 11первого типа образует базовую область,диффузионные области 14 р-типа коллекторные области р - и - р-транзисторов..На коллекторные области 14 нанесенслой 15 люминофора, поверхность подлож-ки покрыта пассивируюшим слоем 16,например 510, Базовые области 13имеют окна 17, через которые на них 24может падать электронный поток. По периферии окон 17 нанесены электроды 18и 19 управляющей сетки, в местах пересечения которых расположены соединительные р-области 20. Пересечения электродов 18 и 19 могут быть реализованытакже любым другим известным способом. В схемном отношении ячейки управляющей ИС представляют собой (фиг. 5)р- р-фототранзистор, в коллектор 14которого 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 18и 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 - и - р рструктуре, анодной областью служит рподложка 12, Окна 17 в ячейках данноготипа сделаны над о -областями 13, которые выполняют функции управляющихбаз.Устройство работает следующим образом,Подложка 12 находится под положительным напряжением относительно накапливаемого катода 4, величина которого достаточна для возникновения катодолюминесценции, на электроды 18 и 19управляющей сетки сканистором10подано в исходном состоянии запрещающееотрицательное напряжение, наличие которого исключает возможность попаданияэлиттируемых из катода 4 электронов пабазовые области 13 транзисторов. В другом состоянии на электроды 18 и 19,которые связаны с выбранными ячейками11, подается разрешающее напряжение,вследствие чего в ячейках первого типана базовые области 13 выбранных ячеекначинает падать электронный поток. Конфигурация сеточных электродов 18 и 19и окон 17 подобрана таким образом, чтобы наличие запрещающего напряжения наодном иэ электродов 18, 19 приводило кпрерыванию электронного потока, а величина разрешающего напряжения должнабыть несколько меньшей напряжения катода, вследствие чего электронный потокне должен падать на сеточные электроды 18 и 19.Попадание электронного потока на базовые области 13 вызывает включениетранзисторов выбранных ячеек 11. Слой15 люминофора выбранных ячеек окаэы5 938 вается под действием анодного напряжения и начинает светиться. При этом часть излучения попадает на подложку 6 и вызывает генерацию фотоносителей, которые достигают базовых областей 13 включенных транзисторов, что равносильно действию положительной обратной связи. Далее включенное состояние может поддерживаться в отсутствие управляющего тока на базовых областях 13. 1 оЕсли коэффициент передачи по постоянному току Ь фототранзисторов достаточно большой, то в выбранных ячейках 11 постоянно поддерживается включенное состоя ние; в противном случае выбранные ячейки 11 будут некоторое время выключаться, вследствие чего сканирование ячеек 11 должно быть периодическим. Выборка ячеек 11 второго типа осу о ществляется аналогично, т. е. снятием запрещающего напряжения с электродов 18 и 19. Попадание электронного потока на и-области 13 р -а р -и -структур (фиг, 6 и 7) вызывает их включение, 25 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 уо внутренней обратной связи в р - о- р -и+ структуре. Предлагаемый вакуумный катодно пю минесцентный индикатор испытан на уров-З 5 не отдельных функциональных узлов, Ожи даемый экономический аффект при использовании предлагаемых вакуумных катоднолюминесцентных индикаторов составит около 100 тыс. руб, в год. 332 6формула изобретения1, Вакуумный катодно пюминесцентныйиндикатор, содержащий накальный катод,рассеивающую сетку и плату с расположенной на ней полупроводниковой подложкой с пассивируюшим слоем, в которойвыполнена управляющая интегральная схема в виде отдельных ячеек, содержащихна участках поверхности люминофор, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюснижения мощности управления, введеныуправляющая сетка, выполненная в видеортогональных шин, нанесенных на поверхность подложки, и управляющие элементыячеек, расположенные в местах пересечения шин, над которыми в пассивируюшем слое выполнены окна,2, Индикатор по и. 1, о т л и ч а юш и йс я тем, что по периферии подложки выполненсканистор, выводы которого соединены с шинами управляющейсетки.3. Индикатор по пп. 1 и 2, о т л ича ющи йс я тем, что ячейкиуправляющей интегральной схемы выполнены в виде р -о- р-фототранзисторов,на коллекторные области которых нанесен люминофор.4. Индикатор по пп. 1, 2, о т л ич а ю щ и й с я тем, что ячейки управляющей интегральной схемы выполнены и виде многослойной р - и - рьфструктуры, на + катод которой нанесенлюминофор.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Лисицын Б, Л. Элементы индикапии. МЭнергия", 1978, с, 60, 67.2, Авторское свидетельство СССРЖ 645460, кл. Н 01 У 21/10, 1977.938332 фиг. б г ч иг.1 Составител Техред Е.Х лекс андров ректор А.,Йзятк. Лазаре итончи Ред 8 Тираж 761 НИИПИ Государственногопо делам изобретени 13035, Москва, Ж-З 5,одписн аз 4473 илиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектна 6 Ф 617 РУ Й 81 комитета СССи открытийаушская наб