Ensiklopedia besar minyak dan gas. Tabung sinar katoda

Setelah sistem defleksi, elektron jatuh pada layar CRT. Layarnya terdiri dari lapisan tipis fosfor yang diaplikasikan pada permukaan bagian dalam bagian ujung balon dan mampu bersinar secara intens ketika dibombardir dengan elektron.

Dalam beberapa kasus, lapisan tipis aluminium konduktif diterapkan di atas lapisan fosfor. Properti layar ditentukan olehnya

karakteristik dan parameter. Parameter layar utama meliputi: Pertama Dan potensi layar kritis kedua, kecerahan cahaya, efisiensi bercahaya, durasi pijaran.

Potensi layar. Ketika layar dibombardir oleh aliran elektron dari permukaannya, terjadi emisi elektron sekunder. Untuk menghilangkan elektron sekunder, dinding tabung dekat layar ditutupi dengan lapisan grafit konduktif, yang dihubungkan ke anoda kedua. Jika hal ini tidak dilakukan, maka elektron sekunder yang kembali ke layar bersama dengan elektron primer akan menurunkan potensinya. Dalam hal ini, gaya pengereman tercipta di ruang antara layar dan anoda kedua. medan listrik, yang akan memantulkan elektron berkas. Jadi, untuk menghilangkan medan pengereman, perlu dihilangkan muatan listrik, dibawa oleh berkas elektron. Hampir satu-satunya cara untuk mengkompensasi biaya tersebut adalah dengan menggunakan emisi sekunder. Ketika elektron jatuh pada layar, energi kinetiknya diubah menjadi energi cahaya layar, memanaskannya dan menyebabkan emisi sekunder. Nilai koefisien emisi sekunder o menentukan potensi layar. Koefisien emisi elektron sekunder a = / in // l (/„ adalah arus elektron sekunder, / l adalah arus pancaran, atau arus elektron primer) dari permukaan layar dalam berbagai perubahan energi elektron primer melebihi satu (Gbr. 12.8, HAI < 1 на участке HAI A kurva di V < С/ кр1 и при 15 > S/kr2).

Pada Dan < (У кр1 число уходящих-от экрана вторичных электронов меньше числа первичных, что приводит к накоплению отрицательного заряда на экране, формированию тормозящего поля для электронов луча в пространстве между вторым анодом и экраном и их отражению; свечение экрана отсутствует. Потенциал dan l2= Г/крР sesuai dengan titik A pada Gambar. 12.8, dipanggil potensi kritis pertama.

Pada C/a2 = £/cr1 potensial layar mendekati nol.

Jika energi berkas menjadi lebih besar dari e£/cr1, maka o > 1 dan layar mulai mengisi daya

Beras. 12.8

relatif terhadap anoda terakhir dari lampu sorot. Proses berlanjut hingga potensial layar kira-kira sama dengan potensial anoda kedua. Artinya jumlah elektron yang meninggalkan layar sama dengan jumlah elektron yang datang. Pada rentang perubahan energi pancaran dari e£/cr1 hingga C/cr2 c > 1 dan potensial layar cukup dekat dengan potensial anoda proyektor. Pada dan &2 > Koefisien emisi sekunder N cr2 a< 1. Потенциал экрана вновь снижается, и у экрана начинает формироваться тормозящее для электронов луча поле. Потенциал Dan kr2 (sesuai maksudnya DI DALAM pada Gambar. 12.8) disebut potensi kritis kedua atau potensi maksimal.

Pada berkas elektron energinya lebih tinggi e11 kr2 Kecerahan layar tidak meningkat. Untuk berbagai layar Г/кр1 = = 300...500 V, dan kr2= 5...40 kV.

Jika perlu untuk mendapatkan kecerahan tinggi, potensial layar dijaga secara paksa sama dengan potensial elektroda lampu sorot terakhir menggunakan lapisan konduktif. Lapisan konduktif dihubungkan secara elektrik ke elektroda ini.

Keluaran cahaya. Ini merupakan parameter yang menentukan rasio intensitas cahaya J cv, dipancarkan oleh fosfor normal ke permukaan layar, dengan kekuatan berkas elektron R el yang datang ke layar:

Output cahaya μ menentukan efisiensi fosfor. Tidak semua energi kinetik elektron primer diubah menjadi energi radiasi tampak; sebagian digunakan untuk pemanasan layar, emisi elektron sekunder, dan radiasi dalam rentang spektral inframerah dan ultraviolet. Output cahaya diukur dalam candela per watt: untuk layar yang berbeda bervariasi dalam 0,1... 15 cd/W. Pada kecepatan elektron rendah, cahaya terjadi di lapisan permukaan dan sebagian cahaya diserap oleh fosfor. Ketika energi elektron meningkat, keluaran cahaya meningkat. Namun, pada kecepatan yang sangat tinggi, banyak elektron yang menembus lapisan fosfor tanpa menghasilkan eksitasi, dan terjadi penurunan keluaran cahaya.

Kecerahan cahaya. Ini adalah parameter yang ditentukan oleh kekuatan cahaya yang dipancarkan ke arah pengamat sebesar satu meter persegi permukaan bercahaya seragam. Kecerahan diukur dalam cd/m2. Itu tergantung pada sifat-sifat fosfor (ditandai dengan koefisien A), rapat arus berkas elektron y, beda potensial antara katoda dan layar II dan potensi layar minimum 11 0, di mana pendaran layar masih diamati. Kecerahan cahayanya mematuhi hukum

Nilai eksponen hal y potensi £/ 0 untuk fosfor yang berbeda bervariasi dalam batas 1...2.5 dan

30...300 V. Dalam praktiknya, sifat linier dari ketergantungan kecerahan pada kerapatan arus y dipertahankan hingga sekitar 100 μA/cm 2. Pada kepadatan tinggi saat ini, fosfor mulai memanas dan terbakar. Cara utama untuk meningkatkan kecerahan adalah dengan meningkatkannya Dan.

Resolusi. Parameter penting ini didefinisikan sebagai kemampuan CRT untuk mereproduksi detail gambar. Resolusi diperkirakan berdasarkan jumlah titik atau garis (baris) bercahaya yang dapat dibedakan secara individual, masing-masing, per 1 cm 2 permukaan atau 1 cm tinggi layar, atau seluruh tinggi permukaan kerja layar. Oleh karena itu, untuk meningkatkan resolusi, diameter berkas perlu diperkecil, yaitu diperlukan berkas tipis yang terfokus dengan baik dengan diameter sepersepuluh mm. Semakin rendah arus berkas dan semakin tinggi tegangan percepatan, semakin tinggi resolusinya. Dalam hal ini, pemfokusan terbaik tercapai. Resolusi juga bergantung pada kualitas fosfor (butiran fosfor besar menyebarkan cahaya) dan adanya lingkaran cahaya yang dihasilkan dari pantulan internal total di bagian kaca layar.

Durasi perasaan senang sesudah mengalami kesenganan. Waktu di mana kecerahan berkurang hingga 1% dari nilai maksimum disebut waktu pijaran layar. Semua layar dibagi menjadi layar dengan sangat pendek (kurang dari 10 5 detik), pendek (10" 5 ...10" 2 detik), sedang (10 2 ...10 1 detik), panjang (10 Ch.Lb s ) dan perasaan senang sesudah mengalami kesenganan yang sangat lama (lebih dari 16 detik). Tabung dengan persistensi pendek dan sangat pendek banyak digunakan dalam osilografi, dan tabung dengan persistensi sedang banyak digunakan di televisi. Indikator radar biasanya menggunakan tabung dengan persistensi yang lama.

Layar tahan lama dengan lapisan dua lapis sering digunakan dalam tabung radar. Lapisan fosfor pertama - dengan pijaran biru pendek - tereksitasi oleh berkas elektron, dan lapisan kedua - dengan pancaran kuning dan pijaran panjang - tereksitasi oleh cahaya lapisan pertama. Pada layar seperti itu, dimungkinkan untuk memperoleh sisa-sisa cahaya hingga beberapa menit.

Jenis layar. Sangat nilai yang besar memiliki warna cahaya fosfor. Dalam teknologi osilografi, saat mengamati layar secara visual, digunakan CRT dengan cahaya hijau, yang paling tidak melelahkan mata. Seng ortosilikat yang diaktivasi dengan mangan (willemite) memiliki warna bercahaya seperti ini. Untuk fotografi, layar dengan cahaya biru, karakteristik kalsium tungstat, lebih disukai. Dalam menerima tabung televisi dengan gambar hitam putih, mereka mencoba mendapatkan warna putih, yang menggunakan fosfor dari dua komponen: biru dan kuning.

Fosfor berikut juga banyak digunakan untuk pembuatan pelapis layar: seng dan kadmium sulfida, seng dan magnesium silikat, oksida dan oksisulfida unsur tanah jarang. Fosfor berbahan dasar unsur tanah jarang memiliki sejumlah keunggulan: lebih tahan terhadap berbagai pengaruh dibandingkan sulfida, cukup efisien, memiliki pita spektral emisi yang lebih sempit, yang sangat penting dalam produksi tabung gambar berwarna, di mana warnanya tinggi. kemurnian diperlukan, dll. Sebagai contoh adalah fosfor yang relatif banyak digunakan berdasarkan yttrium oksida yang diaktifkan oleh europium U 2 0 3: Ey. Fosfor ini memiliki pita emisi sempit di wilayah spektrum merah. Fosfor, terdiri dari yttrium oksisulfida dengan campuran europium Y 2 0 3 8: Eu, yang memiliki intensitas emisi maksimum di wilayah merah-oranye pada spektrum tampak dan ketahanan kimia yang lebih baik daripada Y 2 0 3: Eu fosfor, juga mempunyai karakteristik yang baik.

Aluminium bersifat inert secara kimiawi ketika berinteraksi dengan fosfor layar, mudah diaplikasikan ke permukaan melalui penguapan dalam ruang hampa dan memantulkan cahaya dengan baik. Kerugian dari layar aluminized termasuk fakta bahwa film aluminium menyerap dan menghamburkan elektron dengan energi kurang dari 6 keV, sehingga dalam kasus ini keluaran cahaya turun tajam. Misalnya, efisiensi cahaya layar aluminisasi pada energi elektron 10 keV kira-kira 60% lebih besar dibandingkan pada 5 keV. Layar tabung memiliki bentuk persegi panjang atau bulat.

Tabung sinar katoda (CRT) menggunakan berkas elektron dari katoda yang dipanaskan untuk menghasilkan gambar pada layar fluoresen. Katoda terbuat dari oksida, dipanaskan secara tidak langsung, berbentuk silinder dengan pemanas. Lapisan oksida disimpan di bagian bawah katoda. Di sekeliling katoda terdapat elektroda kendali yang disebut modulator, berbentuk silinder dengan lubang di bagian bawahnya. Elektroda ini berfungsi untuk mengontrol kerapatan aliran elektron dan melakukan pra-fokus. Tegangan negatif beberapa puluh volt diterapkan ke modulator. Semakin tinggi tegangan ini, semakin banyak elektron yang kembali ke katoda. Elektroda lainnya, juga berbentuk silinder, adalah anoda. Setidaknya ada dua di antaranya di CRT. Pada anoda kedua tegangannya berkisar antara 500 V hingga beberapa kilovolt (sekitar 20 kV), dan pada anoda pertama tegangannya beberapa kali lebih kecil. Di dalam anoda terdapat sekat yang berlubang (diafragma). Di bawah pengaruh medan percepatan anoda, elektron memperoleh kecepatan yang signifikan. Pemfokusan akhir aliran elektron dilakukan dengan menggunakan medan listrik yang tidak seragam di ruang antara anoda, serta melalui diafragma. Sistem yang terdiri dari katoda, modulator dan anoda disebut sorotan elektron (electron gun) dan digunakan untuk membuat berkas elektron, yaitu aliran tipis elektron yang terbang dengan kecepatan tinggi dari anoda kedua ke layar luminescent. Lampu sorot elektronik ditempatkan di leher sempit bohlam CRT. Sinar ini dibelokkan secara listrik atau medan magnet, dan intensitas sinar dapat diubah melalui elektroda kontrol, sehingga mengubah kecerahan titik. Layar luminescent dibentuk dengan mengaplikasikan lapisan tipis fosfor pada permukaan bagian dalam dinding ujung bagian kerucut CRT. Energi kinetik elektron yang membombardir layar diubah menjadi cahaya tampak.

CRT Dengan kontrol elektrostatik.

Medan listrik biasanya digunakan pada CRT layar kecil. Pada sistem defleksi medan listrik, vektor medan diorientasikan tegak lurus terhadap lintasan sinar awal. Lendutan dilakukan dengan menerapkan beda potensial pada sepasang pelat defleksi (lihat gambar di bawah). Biasanya pelat defleksi membuat defleksi pada arah horizontal sebanding dengan waktu. Hal ini dicapai dengan menerapkan tegangan pada pelat defleksi, yang meningkat secara seragam ketika sinar bergerak melintasi layar. Kemudian tegangan ini dengan cepat turun ke level semula dan mulai meningkat kembali secara merata. Sinyal yang memerlukan penelitian diumpankan ke pelat yang membelok ke arah vertikal. Jika durasi pemindaian horizontal tunggal sama dengan periode atau sesuai dengan tingkat pengulangan sinyal, satu periode proses gelombang akan terus direproduksi di layar.

1 - Layar CRT, 2 - katoda, 3 - modulator, 4 - anoda pertama, 5 - anoda kedua, pelat defleksi P.

CRT yang dikontrol secara elektromagnetik

Dalam kasus di mana diperlukan defleksi yang besar, penggunaan medan listrik untuk membelokkan balok menjadi tidak efektif.

Tabung elektromagnetik memiliki senjata elektron, sama seperti tabung elektrostatis. Bedanya, tegangan pada anoda pertama tidak berubah, dan anoda hanya dirancang untuk mempercepat aliran elektron. Medan magnet diperlukan untuk membelokkan sinar di televisi CRT layar besar.

Berkas elektron difokuskan menggunakan kumparan pemfokusan. Kumparan pemfokusan dililitkan dalam satu baris dan dipasang langsung ke bohlam tabung. Kumparan fokus menciptakan medan magnet. Jika elektron bergerak sepanjang sumbu, maka sudut antara vektor kecepatan dan garis gaya magnet adalah 0, oleh karena itu gaya Lorentz sama dengan nol. Jika suatu elektron terbang ke dalam medan magnet dengan suatu sudut, maka akibat gaya Lorentz lintasan elektron akan menyimpang menuju pusat kumparan. Akibatnya semua lintasan elektron akan berpotongan di satu titik. Dengan mengubah arus yang melalui kumparan fokus, Anda dapat mengubah lokasi titik ini. Pastikan titik ini berada pada bidang layar. Sinar tersebut dibelokkan menggunakan medan magnet yang dihasilkan oleh dua pasang kumparan defleksi. Satu pasang merupakan kumparan defleksi vertikal, dan pasangan lainnya merupakan kumparan sedemikian rupa sehingga garis-garis medan magnetnya pada garis tengah saling tegak lurus. Kumparan memiliki bentuk yang rumit dan terletak di leher tabung.

Saat menggunakan medan magnet untuk membelokkan sinar sebesar sudut besar CRT pendek dan juga memungkinkan untuk menghasilkan layar besar.

Tabung gambar.

CRT diklasifikasikan sebagai CRT gabungan, yaitu memiliki pemfokusan elektrostatik dan defleksi sinar elektromagnetik untuk meningkatkan sensitivitas. Perbedaan utama antara tabung gambar dan CRT adalah sebagai berikut: senjata elektron dari tabung gambar memiliki elektroda tambahan, yang disebut elektroda percepatan. Itu terletak di antara modulator dan anoda pertama, tegangan positif beberapa ratus volt diterapkan relatif terhadap katoda, dan berfungsi untuk lebih mempercepat aliran elektron.

Struktur skema kineskop untuk televisi hitam putih: 1- filamen pemanas katoda; 2- katoda; 3- elektroda kontrol; 4- elektroda percepatan; 5- anoda pertama; anoda 6 detik; 7- lapisan konduktif (aquadag); 8 dan 9 - kumparan untuk defleksi balok vertikal dan horizontal; 10 - berkas elektron; 11- layar; 12 - terminal anoda kedua.

Perbedaan kedua adalah layar kinescope, tidak seperti CRT, memiliki tiga lapisan:

1 lapisan - lapisan luar- kaca. Kaca layar kinescope tunduk pada peningkatan persyaratan untuk paralelisme dinding dan tidak adanya inklusi asing.

Lapisan 2 adalah fosfor.

Lapisan 3 adalah film aluminium tipis. Film ini melakukan dua fungsi:

Meningkatkan kecerahan layar, bertindak seperti cermin.

Fungsi utamanya adalah melindungi fosfor dari ion berat yang terbang keluar dari katoda bersama elektron.

Tabung gambar berwarna.

Prinsip operasinya didasarkan pada kenyataan bahwa warna dan corak apa pun dapat diperoleh dengan mencampurkan tiga warna - merah, biru dan hijau. Oleh karena itu, tabung gambar berwarna memiliki tiga senjata elektron dan satu sistem defleksi yang umum. Layar tabung gambar berwarna terdiri dari bagian-bagian terpisah, yang masing-masing berisi tiga sel fosfor yang bersinar dalam warna merah, biru dan bunga hijau. Terlebih lagi, ukuran sel-sel ini sangat kecil dan letaknya sangat berdekatan satu sama lain sehingga pancarannya dapat dilihat oleh mata secara keseluruhan. Ini adalah prinsip umum untuk membuat tabung gambar berwarna.

Mosaik (triad) layar tabung gambar berwarna dengan topeng bayangan: “titik” fosfor R-merah, G-hijau, B-biru.

Konduktivitas listrik semikonduktor

Konduktivitas intrinsik semikonduktor.

Semikonduktor intrinsik adalah semikonduktor murni kimiawi dengan kisi kristal homogen yang orbit valensinya mengandung empat elektron. Silikon paling umum digunakan dalam perangkat semikonduktor. Ya dan germanium Ge.

Kulit elektron atom silikon ditunjukkan di bawah ini. Hanya empat elektron kulit terluar, yang disebut elektron valensi, yang dapat berpartisipasi dalam pembentukan ikatan kimia dan proses konduksi. Sepuluh elektron internal tidak berpartisipasi dalam proses tersebut.

Struktur kristal semikonduktor pada bidang dapat direpresentasikan sebagai berikut.

Jika elektron menerima energi lebih besar dari celah pita, maka elektron tersebut akan memutuskan ikatan kovalen dan menjadi bebas. Sebagai gantinya, terbentuk kekosongan yang mempunyai muatan positif yang besarnya sama dengan muatan elektron dan disebut lubang. Dalam semikonduktor yang murni secara kimia, konsentrasi elektron N sama dengan konsentrasi lubang P.

Proses pembentukan sepasang muatan, elektron dan lubang, disebut pembangkitan muatan.

Sebuah elektron bebas dapat menggantikan lubang, memulihkan ikatan kovalen dan melepaskan energi berlebih. Proses ini disebut rekombinasi muatan. Selama proses rekombinasi dan pembangkitan muatan, lubang tampak bergerak berlawanan arah dengan arah gerak elektron, oleh karena itu lubang dianggap sebagai pembawa muatan positif yang bergerak. Lubang dan elektron bebas yang dihasilkan dari pembangkitan pembawa muatan disebut pembawa muatan intrinsik, dan konduktivitas semikonduktor akibat pembawa muatan intrinsik disebut konduktivitas intrinsik konduktor.

Konduktivitas pengotor konduktor.

Karena konduktivitas semikonduktor murni kimia sangat bergantung pada kondisi eksternal, semikonduktor pengotor digunakan dalam perangkat semikonduktor.

Jika pengotor pentavalen dimasukkan ke dalam semikonduktor, maka 4 elektron valensi memulihkan ikatan kovalen dengan atom semikonduktor, dan elektron kelima tetap bebas. Oleh karena itu, konsentrasi elektron bebas akan melebihi konsentrasi lubang. Pengotor yang menyebabkannya N> P, ditelepon donor kenajisan. Semikonduktor dengan N> P, disebut semikonduktor dengan jenis konduktivitas elektronik, atau semikonduktor N-jenis.

Dalam semikonduktor N-jenis elektron disebut pembawa muatan mayoritas dan lubang disebut pembawa muatan minoritas.

Ketika pengotor trivalen dimasukkan, tiga elektron valensinya memulihkan ikatan kovalen dengan atom semikonduktor, dan ikatan kovalen keempat tidak dipulihkan, yaitu terjadi lubang. Akibatnya konsentrasi lubang akan lebih besar dibandingkan konsentrasi elektron.

Suatu pengotor di mana P> N, ditelepon akseptor kenajisan.

Semikonduktor dengan P> N, disebut semikonduktor dengan konduktivitas tipe lubang, atau semikonduktor tipe-p. Dalam semikonduktor tipe-p lubang disebut pembawa muatan mayoritas dan elektron disebut pembawa muatan minoritas.

Pembentukan transisi elektron-lubang.

Karena konsentrasi yang tidak merata pada antarmuka R Dan N semikonduktor, arus difusi muncul, yang menyebabkan elektron keluar N-wilayah pergi ke wilayah-p, dan sebagai gantinya tetap ada muatan ion positif pengotor donor yang tidak terkompensasi. Elektron yang tiba di daerah p bergabung kembali dengan lubang, dan timbul muatan ion negatif pengotor akseptor yang tidak terkompensasi. Lebar P-N transisi - sepersepuluh mikron. Pada antarmuka, timbul medan listrik internal pada sambungan p-n, yang akan menghambat pembawa muatan utama dan akan menolaknya dari antarmuka.

Bagi pembawa muatan minoritas, medannya akan semakin cepat dan akan memindahkan mereka ke wilayah di mana mereka akan menjadi mayoritas. Kekuatan medan listrik maksimum ada pada antarmuka.

Distribusi potensial pada lebar semikonduktor disebut diagram potensial. Beda potensial pada P-N transisi disebut perbedaan kontak potensi atau penghalang potensial. Agar pembawa muatan utama dapat mengatasinya P-N transisi, energinya harus cukup untuk mengatasi hambatan potensial.

Koneksi langsung dan terbalik p-Ntransisi.

Mari kita terapkan tegangan eksternal plus ke R-wilayah Medan listrik luar diarahkan ke medan dalam P-N transisi, yang mengarah pada penurunan hambatan potensial. Mayoritas operator biaya dapat dengan mudah mengatasi hambatan potensial, dan karenanya dapat melewatinya P-N transisi, arus yang relatif besar akan mengalir karena mayoritas pembawa muatan.

Inklusi seperti itu P-N transisi disebut langsung, dan arus melalui P-N Transisi yang disebabkan oleh pembawa muatan mayoritas disebut juga arus maju. Dipercaya jika dihubungkan secara langsung P-N lorong itu terbuka. Jika Anda menghubungkan tegangan eksternal ke minus wilayah-p, dan nilai tambah N-wilayah, kemudian timbul medan listrik luar, yang garis-garis intensitasnya berimpit dengan medan dalam P-N transisi. Akibatnya, hal ini akan menyebabkan peningkatan potensi penghalang dan lebar P-N transisi. Pembawa muatan utama tidak akan mampu mengatasinya P-N transisi, dan diyakini demikian P-N penyeberangan ditutup. Kedua bidang – internal dan eksternal – mengalami percepatan untuk pembawa muatan minoritas, oleh karena itu pembawa muatan minoritas akan melewatinya P-N transisi, menghasilkan arus yang sangat kecil, yang disebut arus balik. Inklusi seperti itu P-N transisi disebut juga invers.

Properti hal-Ntransisi.Karakteristik arus-tegangan p-Ntransisi

Ke properti utama P-N transisi meliputi:

- properti konduktivitas satu arah;

Sifat suhu P-N transisi;

Properti frekuensi P-N transisi;

Perincian P-N transisi.

Properti konduktivitas satu arah P-N Mari kita lihat transisi menggunakan karakteristik arus-tegangan.

Karakteristik arus-tegangan (CVC) adalah ketergantungan jumlah aliran yang dinyatakan secara grafis P-N transisi arus dari besarnya tegangan yang diberikan SAYA= F(kamu) – Gambar 29.

Karena besarnya arus balik jauh lebih kecil daripada arus maju, maka arus balik dapat diabaikan dan dapat diasumsikan bahwa P-N Persimpangan ini hanya menghantarkan arus dalam satu arah saja. Properti suhu P-N transisi menunjukkan bagaimana pekerjaan berubah P-N transisi ketika suhu berubah. Pada P-N Peralihan ini sebagian besar dipengaruhi oleh pemanasan, dan sebagian kecil dipengaruhi oleh pendinginan. Ketika suhu meningkat, pembangkitan termal pembawa muatan meningkat, yang menyebabkan peningkatan arus maju dan mundur. Properti frekuensi P-N transisi menunjukkan cara kerjanya P-N transisi ketika tegangan bolak-balik frekuensi tinggi diterapkan padanya. Properti frekuensi P-N transisi ditentukan oleh dua jenis kapasitansi transisi.

Jenis kapasitansi yang pertama adalah kapasitansi yang disebabkan oleh muatan ion pengotor donor dan akseptor yang tidak bergerak. Ini disebut kapasitansi pengisian atau penghalang. Jenis kapasitansi yang kedua adalah kapasitansi difusi, yang disebabkan oleh difusi pembawa muatan bergerak melalui P-N transisi ketika dinyalakan secara langsung.

Jika aktif P-N transisi untuk memasok tegangan bolak-balik, lalu kapasitansi P-N Transisi akan berkurang dengan bertambahnya frekuensi, dan pada beberapa frekuensi yang lebih tinggi, kapasitansi mungkin sama dengan resistansi internal P-N transisi selama peralihan langsung. Dalam hal ini, ketika dihidupkan kembali, arus balik yang cukup besar akan mengalir melalui kapasitansi ini, dan P-N transisi akan kehilangan sifat konduktivitas satu arah.

Kesimpulan: semakin kecil kapasitasnya P-N transisi, semakin tinggi frekuensi operasinya.

Sifat frekuensi terutama dipengaruhi oleh kapasitansi penghalang, karena kapasitansi difusi terjadi selama koneksi langsung, ketika resistansi internal P-N sedikit transisi.

Kerusakan p-Ntransisi.

Ketika tegangan balik meningkat, energi medan listrik menjadi cukup untuk menghasilkan pembawa muatan. Hal ini menyebabkan peningkatan kuat pada arus balik. Fenomena peningkatan arus balik yang kuat pada tegangan balik tertentu disebut gangguan listrik P-N transisi.

Kerusakan listrik merupakan gangguan yang dapat dibalik, yaitu ketika tegangan balik diturunkan P-N transisi mengembalikan properti konduktivitas satu arah. Jika tegangan balik tidak dikurangi, semikonduktor akan menjadi sangat panas karena efek termal dari arus dan P-N transisinya habis. Fenomena ini disebut kerusakan termal P-N transisi. Kerusakan termal tidak dapat diubah.

Dioda semikonduktor

Dioda semikonduktor adalah perangkat yang terdiri dari kristal semikonduktor, biasanya berisi satu sambungan pn dan memiliki dua terminal. ada banyak berbagai jenis dioda - penyearah, pulsa, terowongan, pembalikan, dioda gelombang mikro, serta dioda zener, varicaps, fotodioda, LED, dll.

Penandaan dioda terdiri dari 4 sebutan:

K S -156 A

Tabung sinar katoda(CRT) - perangkat elektrovakum yang dirancang untuk mengubah sinyal listrik menjadi gambar cahaya menggunakan berkas elektron tipis yang diarahkan ke layar khusus yang ditutupi fosfor- komposisi yang mampu bersinar jika dibombardir dengan elektron.

Pada Gambar. Gambar 15 menunjukkan perangkat tabung sinar katoda dengan elektrostatis fokus dan elektrostatis defleksi balok. Tabung berisi katoda oksida yang dipanaskan dengan permukaan pemancar menghadap lubang di modulator. Potensi negatif kecil terbentuk pada modulator relatif terhadap katoda. Lebih jauh di sepanjang sumbu tabung (dan sepanjang berkas) terdapat elektroda pemfokusan, juga disebut anoda pertama, potensial positifnya membantu menarik elektron dari ruang dekat katoda melalui lubang modulator dan membentuk berkas sempit darinya. Pemfokusan dan percepatan elektron lebih lanjut dilakukan oleh medan anoda kedua (elektroda percepatan). Potensinya di dalam tabung paling positif dan berkisar dari satuan hingga puluhan kilovolt. Gabungan antara katoda, modulator dan elektroda percepatan membentuk senjata elektron (electronic spotlight). Medan listrik yang tidak homogen di ruang antara elektroda bekerja pada berkas elektron sebagai lensa elektrostatis pengumpul. Elektron di bawah pengaruh lensa ini berkumpul pada satu titik di dalam layar. Bagian dalam layar ditutupi dengan lapisan fosfor - zat yang mengubah energi aliran elektron menjadi cahaya. Di luar, tempat aliran elektron jatuh ke layar bersinar.

Untuk mengontrol posisi titik bercahaya di layar dan memperoleh gambar, berkas elektron dibelokkan sepanjang dua koordinat menggunakan dua pasang elektroda datar - pelat defleksi X dan Y. Sudut defleksi balok tergantung pada tegangan yang diberikan pada pelat. Di bawah pengaruh tegangan defleksi variabel pada pelat, berkas bergerak mengelilingi berbagai titik di layar. Kecerahan titik bergantung pada kekuatan sinar saat ini. Untuk mengontrol kecerahan, tegangan bolak-balik diterapkan ke input modulator Z. Untuk mendapatkan gambar stabil dari sinyal periodik, sinyal tersebut dipindai secara berkala di layar, menyinkronkan tegangan pemindaian horizontal X yang bervariasi secara linier dengan sinyal yang diteliti, yang mana secara bersamaan disuplai ke pelat defleksi vertikal Y. Dengan cara ini, gambar terbentuk pada layar CRT. Berkas elektron memiliki inersia yang rendah.

Selain elektrostatis, juga digunakan pemfokusan magnetik berkas elektron. Ia menggunakan kumparan arus searah di mana CRT dimasukkan. Kualitas pemfokusan magnetis lebih tinggi (ukuran titik lebih kecil, distorsi lebih sedikit), namun pemfokusan magnetis berukuran besar dan terus-menerus menghabiskan daya.

Lendutan berkas magnet, yang dilakukan oleh dua pasang kumparan berarus, banyak digunakan (dalam tabung gambar). Dalam medan magnet, elektron dibelokkan sepanjang jari-jari lingkaran, dan sudut defleksi bisa jauh lebih besar daripada di CRT dengan defleksi elektrostatik. Namun, kinerja sistem defleksi magnet rendah karena inersia kumparan pembawa arus. Oleh karena itu, dalam tabung osilografi, defleksi berkas elektrostatis secara eksklusif digunakan karena inersianya lebih kecil.

Layar adalah bagian terpenting dari sebuah CRT. Sebagai elektroluminofor Berbagai senyawa anorganik dan campurannya digunakan, misalnya seng dan seng-kadmium sulfida, seng silikat, kalsium dan kadmium tungstat, dll. dengan campuran aktivator (tembaga, mangan, bismut, dll). Parameter utama fosfor: warna cahaya, kecerahan, intensitas cahaya titik, efisiensi cahaya, pijaran. Warna pancaran ditentukan oleh komposisi fosfor. Kecerahan luminescent dalam cd/m2

B ~ (dn/dt)(U-U 0) m,

dimana dn/dt adalah aliran elektron per detik, yaitu arus pancaran, A;

U 0 - potensi cahaya fosfor, V;

U – tegangan percepatan anoda kedua, V;

Intensitas cahaya suatu tempat sebanding dengan kecerahannya. Efisiensi cahaya adalah rasio intensitas cahaya suatu titik terhadap daya pancaran dalam cd/W.

Perasaan senang sesudah mengalami kesenganan– ini adalah waktu di mana kecerahan titik setelah sinar dimatikan berkurang hingga 1% dari nilai aslinya. Ada fosfor dengan pijaran sangat pendek (kurang dari 10 s), pendek (dari 10 s hingga 10 ms), sedang (dari 10 hingga 100 ms), panjang (dari 0,1 hingga 16 detik) dan sangat panjang (lebih dari 16 detik) perasaan senang sesudah mengalami kesenganan. Pilihan nilai pijaran ditentukan oleh area penerapan CRT. Untuk kinescope, digunakan fosfor dengan pijaran rendah, karena gambar pada layar kinescope terus berubah. Untuk tabung osiloskop, digunakan fosfor dengan persistensi sedang hingga sangat lama, bergantung pada rentang frekuensi sinyal yang akan ditampilkan.

Masalah penting yang memerlukan pertimbangan lebih rinci adalah potensi layar CRT. Ketika sebuah elektron menyentuh layar, ia mengisi layar dengan potensial negatif. Setiap elektron mengisi ulang layar, dan potensinya menjadi semakin negatif, sehingga medan pengereman muncul dengan sangat cepat, dan pergerakan elektron menuju layar terhenti. Dalam CRT nyata hal ini tidak terjadi, karena setiap elektron yang mengenai layar mengeluarkan elektron sekunder darinya, yaitu terjadi emisi elektron sekunder. Elektron sekunder membawa muatan negatif dari layar, dan untuk menghilangkannya dari ruang di depan layar, dinding bagian dalam CRT ditutupi dengan lapisan konduktif berbasis karbon, yang dihubungkan secara elektrik ke anoda kedua. Agar mekanisme ini dapat berjalan, faktor emisi sekunder, yaitu perbandingan jumlah elektron sekunder dengan jumlah elektron primer harus melebihi satu. Namun, untuk fosfor, koefisien emisi sekunder Kve bergantung pada tegangan pada anoda kedua U a. Contoh ketergantungan tersebut ditunjukkan pada Gambar. 16, yang berarti potensi layar tidak boleh melebihi nilainya

U a max , jika tidak, kecerahan gambar tidak akan bertambah, tetapi berkurang. Tergantung pada bahan fosfor, tegangan U a max = 5...35 kV. Untuk meningkatkan potensial pembatas, bagian dalam layar dilapisi dengan lapisan logam tipis (biasanya aluminium, dapat ditembus elektron). aluminisasi layar) dihubungkan secara elektrik ke anoda kedua. Dalam hal ini, potensial layar tidak ditentukan oleh koefisien emisi sekunder fosfor, tetapi oleh tegangan pada anoda kedua. Hal ini memungkinkan Anda untuk menggunakan tegangan yang lebih tinggi pada anoda kedua dan mendapatkan kecerahan layar yang lebih tinggi. Kecerahan pancaran juga meningkat karena pantulan cahaya yang dipancarkan ke dalam tabung dari film aluminium. Yang terakhir ini transparan hanya untuk elektron yang cukup cepat, sehingga tegangan anoda kedua harus melebihi 7...10 kV.

Masa pakai tabung sinar katoda dibatasi tidak hanya oleh hilangnya emisi dari katoda, seperti perangkat vakum lainnya, tetapi juga oleh penghancuran fosfor pada layar. Pertama, kekuatan berkas elektron digunakan dengan sangat tidak efisien. Tidak lebih dari dua persennya berubah menjadi cahaya, sementara lebih dari 98% hanya memanaskan fosfor, dan kehancurannya terjadi, yang dinyatakan dalam kenyataan bahwa efisiensi cahaya layar secara bertahap menurun. Burnout terjadi lebih cepat dengan peningkatan kekuatan aliran elektron, dengan penurunan tegangan percepatan, dan juga lebih intens di tempat-tempat di mana berkas jatuh dalam waktu yang lebih lama. Faktor lain yang mengurangi umur tabung sinar katoda adalah pemboman layar oleh ion negatif yang dihasilkan dari atom-atom lapisan oksida katoda. Dipercepat oleh medan percepatan, ion-ion ini bergerak menuju layar, melewati sistem defleksi. Dalam tabung defleksi elektrostatis, ion-ion dibelokkan sama efisiennya dengan elektron, sehingga ion-ion tersebut mengenai area layar yang berbeda secara kurang lebih merata. Dalam tabung dengan defleksi magnet, ion-ion dibelokkan lebih lemah karena massanya yang jauh lebih besar daripada elektron, dan jatuh terutama ke bagian tengah layar, seiring waktu membentuk apa yang disebut “titik ion” yang semakin gelap secara bertahap di layar. Tabung dengan layar aluminisasi kurang sensitif terhadap pemboman ion, karena film aluminium menghalangi jalur ion ke fosfor.

Dua jenis tabung sinar katoda yang paling banyak digunakan adalah: osilografi Dan kineskop. Tabung osiloskop dirancang untuk menampilkan berbagai proses yang diwakili oleh sinyal listrik. Mereka memiliki defleksi berkas elektrostatis karena memungkinkan osiloskop menampilkan sinyal frekuensi lebih tinggi. Pemfokusan sinar juga bersifat elektrostatis. Biasanya osiloskop digunakan dalam mode sapuan periodik: pada pelat dengan deviasi horizontal dari pembangkit dalam sapuan, tegangan gigi gergaji disuplai dengan frekuensi konstan ( tegangan sapuan), tegangan yang diperkuat dari sinyal yang diteliti diterapkan pada pelat defleksi vertikal. Jika sinyal bersifat periodik dan frekuensinya merupakan bilangan bulat beberapa kali lebih tinggi dari frekuensi sapuan, grafik stasioner sinyal dari waktu ke waktu akan muncul di layar ( osilogram). Tabung osiloskop modern memiliki desain yang lebih kompleks daripada yang ditunjukkan pada Gambar. 15, mereka punya lagi elektroda juga digunakan balok ganda CRT osilografik, yang memiliki kumpulan ganda semua elektroda dengan satu layar umum dan memungkinkan Anda menampilkan dua sinyal berbeda secara bersamaan.

CRT adalah CRT dengan tanda kecerahan, yaitu dengan mengontrol kecerahan berkas dengan mengubah potensial modulator; mereka juga digunakan di televisi rumah tangga dan industri monitor komputer untuk mengubah sinyal listrik menjadi gambar dua dimensi di layar. CRT berbeda dari CRT osilografik ukuran besar layar, sifat gambar ( setengah suara di seluruh permukaan layar), penggunaan defleksi magnetik berkas sepanjang dua koordinat, ukuran titik bercahaya yang relatif kecil, persyaratan ketat untuk stabilitas ukuran titik dan linearitas pemindaian. Yang paling canggih adalah tabung gambar berwarna untuk monitor komputer; resolusi tinggi(hingga 2000 baris), distorsi raster geometris minimal, rendisi warna yang benar. DI DALAM waktu yang berbeda kinescope diproduksi dengan ukuran layar diagonal 6 hingga 90 cm. Panjang kinescope sepanjang sumbunya biasanya sedikit lebih kecil dari ukuran diagonal, sudut defleksi sinar maksimum adalah 110...116 0. Bagian dalam layar tabung gambar berwarna ditutupi dengan banyak titik atau garis sempit fosfor dengan komposisi berbeda, yang mengubah berkas listrik menjadi salah satu dari tiga warna primer: merah, hijau, biru. Sebuah tabung gambar berwarna memiliki tiga senjata elektron, satu untuk setiap warna primer. Saat dipindai melintasi layar, sinar bergerak secara paralel dan menerangi area fosfor yang berdekatan. Arus pancaran berbeda-beda dan bergantung pada warna elemen gambar yang dihasilkan. Selain tabung gambar untuk pengamatan langsung, ada pula tabung gambar proyeksi yang mempunyai ukuran kecil kecerahan tinggi gambar di layar. Gambar cerah ini kemudian diproyeksikan secara optik ke layar putih datar, menghasilkan gambar besar.

Sejak 1902, Boris Lvovich Rosing telah bekerja dengan tabung Brown. Pada tanggal 25 Juli 1907, ia mengajukan permohonan untuk penemuan “Metode transmisi listrik gambar dari kejauhan." Sinar dipindai di dalam tabung dengan medan magnet, dan sinyal dimodulasi (perubahan kecerahan) menggunakan kapasitor, yang dapat membelokkan sinar secara vertikal, sehingga mengubah jumlah elektron yang melewati layar melalui diafragma. Pada tanggal 9 Mei 1911, pada pertemuan Masyarakat Teknis Rusia, Rosing mendemonstrasikan transmisi gambar televisi sederhana bentuk geometris dan menerimanya dengan pemutaran di layar CRT.

Pada awal dan pertengahan abad ke-20, Vladimir Zvorykin, Allen Dumont dan lainnya memainkan peran penting dalam pengembangan CRT.

Klasifikasi

Menurut metode defleksi berkas elektron, semua CRT dibagi menjadi dua kelompok: dengan defleksi elektromagnetik (CRT indikator dan tabung gambar) dan dengan defleksi elektrostatik (CRT osilografik dan sebagian kecil dari CRT indikator).

Berdasarkan kemampuannya untuk menyimpan gambar yang direkam, CRT dibagi menjadi tabung tanpa memori dan tabung dengan memori (indikator dan osiloskop), yang desainnya mencakup elemen (unit) memori khusus yang dapat digunakan untuk mereproduksi gambar yang pernah direkam. berkali-kali.

Berdasarkan warna layarnya, CRT dibagi menjadi monokrom dan multiwarna. Monokrom mungkin punya warna yang berbeda cahaya: putih, hijau, biru, merah dan lain-lain. Yang multiwarna dibagi menurut prinsip kerjanya menjadi dua warna dan tiga warna. CRT indikator dua warna, warna cahaya layar berubah baik dengan mengganti tegangan tinggi, atau dengan mengubah kerapatan arus berkas elektron. Tiga warna (berdasarkan warna primer) - tabung gambar berwarna, cahaya multi-warna pada layar disediakan oleh desain khusus sistem elektron-optik, topeng pemisah warna, dan layar.

CRT osilografik dibagi menjadi tabung frekuensi rendah dan rentang gelombang mikro. Dalam desain yang terakhir, itu sudah cukup sistem yang kompleks pembelokan berkas elektron.

Tabung gambar dibagi menjadi televisi, monitor dan proyeksi (digunakan dalam proyektor video). Kineskop monitor memiliki jarak topeng yang lebih kecil dibandingkan kineskop televisi, dan kineskop proyeksi memiliki kecerahan layar yang meningkat. Mereka monokrom dan memiliki warna layar merah, hijau dan biru.

Desain dan prinsip operasi

Prinsip umum

Perangkat kinescope hitam putih

Dalam sebuah silinder 9 ruang hampa yang dalam tercipta - pertama-tama udara dipompa keluar, kemudian semua bagian logam kineskop dipanaskan oleh induktor untuk melepaskan gas yang diserap, pengambil digunakan untuk menyerap sisa udara secara bertahap;

Untuk membuat berkas elektron 2 , alat yang disebut senjata elektron digunakan. Katoda 8 , dipanaskan oleh filamen 5 , memancarkan elektron. Untuk meningkatkan emisi elektron, katoda dilapisi dengan zat yang memiliki fungsi kerja rendah (produsen CRT terbesar menggunakan teknologi mereka yang dipatenkan untuk ini). Dengan mengubah tegangan pada elektroda kontrol ( alat modulasi) 12 Anda dapat mengubah intensitas berkas elektron dan, karenanya, kecerahan gambar (ada juga model dengan kontrol katoda). Selain elektroda kontrol, pistol CRT modern berisi elektroda pemfokusan (hingga tahun 1961, tabung gambar domestik menggunakan pemfokusan elektromagnetik menggunakan koil pemfokusan. 3 dengan inti 11 ), dirancang untuk memfokuskan suatu titik pada layar kinescope menjadi suatu titik, sebuah elektroda percepatan untuk percepatan tambahan elektron di dalam pistol dan anoda. Setelah keluar dari pistol, elektron dipercepat oleh anoda 14 , yang merupakan lapisan logam permukaan bagian dalam kerucut kinescope terhubung ke elektroda pistol dengan nama yang sama. Dalam tabung gambar berwarna dengan layar elektrostatis internal, dihubungkan ke anoda. Pada sejumlah tabung gambar model awal, seperti 43LK3B, kerucutnya terbuat dari logam dan melambangkan anoda itu sendiri. Tegangan di anoda berkisar antara 7 hingga 30 kilovolt. Dalam sejumlah CRT osilografi berukuran kecil, anoda hanyalah salah satu elektroda dari senjata elektron dan disuplai dengan tegangan hingga beberapa ratus volt.

Balok kemudian melewati sistem defleksi 1 , yang dapat mengubah arah sinar (gambar menunjukkan sistem defleksi magnet). Televisi CRT menggunakan sistem defleksi magnetik karena memberikan sudut defleksi yang besar. CRT osilografik menggunakan sistem defleksi elektrostatik karena memberikan kinerja yang lebih baik.

Berkas elektron mengenai layar 10 , dilapisi dengan fosfor 4 . Dibombardir oleh elektron, fosfor bersinar dan titik yang bergerak cepat dengan kecerahan bervariasi menciptakan gambar di layar.

Fosfor memperoleh muatan negatif dari elektron, dan emisi sekunder dimulai - fosfor itu sendiri mulai memancarkan elektron. Akibatnya, seluruh tabung memperoleh muatan negatif. Untuk mencegah hal ini terjadi, pada seluruh permukaan tabung terdapat lapisan aquadag, campuran konduktif berbahan dasar grafit, dihubungkan ke anoda ( 6 ).

Kinescope dihubungkan melalui kabel 13 dan soket tegangan tinggi 7 .

Pada TV hitam putih, komposisi fosfor dipilih sehingga bersinar dalam warna abu-abu netral. Di terminal video, radar, dll., fosfor sering kali dibuat berwarna kuning atau hijau untuk mengurangi kelelahan mata.

Sudut balok

Sudut defleksi berkas CRT adalah sudut maksimum antara dua kemungkinan posisi berkas elektron di dalam bohlam dimana titik bercahaya masih terlihat di layar. Rasio diagonal (diameter) layar dengan panjang CRT bergantung pada sudutnya. Untuk CRT osilografi, biasanya mencapai 40°, hal ini disebabkan oleh kebutuhan untuk meningkatkan sensitivitas berkas terhadap efek pelat defleksi dan memastikan linearitas karakteristik defleksi. Untuk tabung gambar televisi Soviet pertama dengan layar bundar, sudut defleksinya adalah 50°, untuk tabung gambar hitam-putih yang dirilis kemudian adalah 70°, dan sejak tahun 1960-an telah meningkat menjadi 110° (salah satu yang pertama tabung gambar tersebut adalah 43LK9B). Untuk tabung gambar berwarna domestik, suhunya 90°.

Dengan bertambahnya sudut deviasi sinar, dimensi dan berat kineskop berkurang, namun:

• Daya yang dikonsumsi oleh node pemindaian meningkat. Untuk mengatasi masalah ini, diameter leher kineskop dikurangi, namun memerlukan perubahan dalam desain senjata elektron.
• kebutuhan akan keakuratan pembuatan dan perakitan sistem defleksi semakin meningkat, yang diwujudkan dengan merakit kinescope dengan sistem defleksi menjadi satu modul dan merakitnya di pabrik.
• jumlahnya semakin meningkat elemen yang diperlukan geometri raster dan pengaturan informasi.

Semua ini mengarah pada fakta bahwa di beberapa daerah masih digunakan tabung gambar 70 derajat. Selain itu, sudut 70° terus digunakan dalam tabung gambar hitam putih berukuran kecil (misalnya, 16LK1B), di mana panjang tidak memainkan peran yang begitu penting.

Perangkap ion

Karena tidak mungkin menciptakan ruang hampa sempurna di dalam CRT, beberapa molekul udara tetap berada di dalam. Ketika bertabrakan dengan elektron, mereka membentuk ion, yang, memiliki massa berkali-kali lebih besar dari massa elektron, praktis tidak menyimpang, secara bertahap membakar fosfor di tengah layar dan membentuk apa yang disebut titik ion. Untuk mengatasi hal ini, hingga pertengahan tahun 1960-an, prinsip “perangkap ion” digunakan: sumbu senjata elektron ditempatkan pada sudut tertentu terhadap sumbu kineskop, dan magnet yang dapat disesuaikan yang terletak di luar menyediakan medan yang memutar kinescope. aliran elektron menuju sumbu. Ion-ion masif, yang bergerak lurus, jatuh ke dalam perangkap itu sendiri.

Namun konstruksi ini memaksa peningkatan diameter leher kinescope, yang menyebabkan peningkatan daya yang dibutuhkan pada kumparan sistem defleksi.

Pada awal tahun 1960an dikembangkan cara baru perlindungan fosfor: aluminisasi layar, selain itu, menggandakan kecerahan maksimum kineskop, dan kebutuhan akan perangkap ion dihilangkan.

Keterlambatan suplai tegangan ke anoda atau modulator

Pada TV yang pemindaian horizontalnya dilakukan menggunakan lampu, tegangan pada anoda kineskop hanya muncul setelah lampu pemindaian horizontal keluaran dan dioda peredam memanas. Saat ini, panas kinescope sudah memanas.

Pengenalan sirkuit semikonduktor ke dalam unit pemindaian horizontal menimbulkan masalah percepatan keausan katoda kinescope karena suplai tegangan ke anoda kinescope secara bersamaan dengan penyalaan. Untuk mengatasi fenomena ini, unit amatir telah dikembangkan yang memberikan penundaan pasokan tegangan ke anoda atau modulator kineskop. Menariknya, di beberapa di antaranya, meskipun dimaksudkan untuk dipasang di televisi yang semuanya semikonduktor, tabung radio digunakan sebagai elemen penundaan. Belakangan televisi mulai diproduksi produksi industri, di mana penundaan tersebut diberikan pada awalnya.

Pindai

Untuk membuat gambar di layar, berkas elektron harus terus-menerus melewati layar dengan frekuensi tinggi - setidaknya 25 kali per detik. Proses ini disebut menyapu. Ada beberapa cara untuk memindai gambar.

Pemindaian raster

Berkas elektron melewati seluruh layar dalam barisan. Ada dua pilihan:

• 1-2-3-4-5-… (pemindaian interlaced);
• 1-3-5-7-…, lalu 2-4-6-8-… (interlaced).

Pemindaian vektor

Berkas elektron melewati garis gambar. Pemindaian vektor digunakan di konsol game Vectrex.

Pindai di layar radar

Dalam hal menggunakan layar tampilan serba, yang disebut. typetron, berkas elektron melewati jari-jari layar (layar berbentuk lingkaran). Informasi layanan dalam banyak kasus (angka, huruf, tanda topografi) juga disebarkan melalui matriks tanda (terletak di pistol berkas elektron).

Tabung gambar berwarna

Perangkat kinescope warna. 1 - Senjata elektron. 2 - Sinar elektron. 3 - Koil pemfokusan. 4 - Kumparan defleksi. 5 - Anoda. 6 - Topeng, berkat sinar merah yang mengenai fosfor merah, dll. 7 - Butir fosfor merah, hijau dan biru. 8 - Masker dan butiran fosfor (membesar).

Kinescope warna berbeda dari hitam dan putih karena memiliki tiga senjata - "merah", "hijau" dan "biru" ( 1 ). Oleh karena itu, di layar 7 tiga jenis fosfor diterapkan dalam urutan tertentu - merah, hijau dan biru ( 8 ).

Tergantung pada jenis topeng yang digunakan, senjata di leher kineskop terletak berbentuk delta (di sudut segitiga sama sisi) atau datar (pada garis yang sama). Beberapa elektroda dengan nama yang sama dari senjata elektron berbeda dihubungkan dengan konduktor di dalam kineskop. Ini adalah elektroda percepatan, elektroda pemfokusan, pemanas (dihubungkan secara paralel) dan, seringkali, modulator. Tindakan ini diperlukan untuk menghemat jumlah keluaran kinescope, karena terbatasnya dimensi lehernya.

Hanya sinar dari senjata merah yang mengenai fosfor merah, hanya sinar dari senjata hijau yang mengenai yang hijau, dan seterusnya. Hal ini dicapai dengan memasang kisi-kisi logam antara senjata dan layar, yang disebut masker (6 ). Dalam tabung gambar modern, topeng terbuat dari invar, sejenis baja dengan koefisien muai panas yang kecil.

Jenis topeng

Ada dua jenis masker:

Tidak ada pemimpin yang jelas di antara topeng-topeng ini: yang ada hanyalah bayangan berkualitas tinggi garis, aperture memberikan warna yang lebih jenuh dan efisiensi tinggi. Celah menggabungkan keunggulan bayangan dan bukaan, namun rentan terhadap moire.

Bagaimana elemen yang lebih kecil fosfor, semakin tinggi kualitas gambar yang dihasilkan tabung. Indikator kualitas gambar adalah langkah topeng.

• Untuk kisi bayangan, jarak topeng adalah jarak antara dua lubang topeng terdekat (dengan demikian, jarak antara dua elemen fosfor terdekat dengan warna yang sama).
• Untuk kisi-kisi bukaan dan slot, jarak topeng didefinisikan sebagai jarak horizontal antara celah topeng (masing-masing, jarak horizontal antara strip fosfor vertikal dengan warna yang sama).

Pada monitor CRT modern, jarak topeng adalah 0,25 mm. Tabung gambar televisi, yang melihat gambar dari jarak lebih jauh, menggunakan langkah sekitar 0,8 mm.

Konvergensi sinar

Karena jari-jari kelengkungan layar jauh lebih besar daripada jaraknya ke sistem elektron-optik hingga tak terhingga dalam tabung gambar datar, dan tanpa menggunakan ukuran khusus, titik potong sinar tabung gambar berwarna berada pada jarak yang konstan dari senjata elektron, penting untuk memastikan bahwa titik ini terletak tepat di permukaan topeng bayangan, jika tidak maka akan terjadi ketidakselarasan tiga komponen warna gambar, meningkat dari tengah layar ke tepinya. Untuk mencegah hal ini terjadi, berkas elektron harus dibiaskan dengan benar. Dalam tabung gambar dengan susunan senjata berbentuk delta, hal ini dilakukan oleh sistem elektromagnetik khusus, dikendalikan secara terpisah oleh perangkat, yang di televisi lama ditempatkan di blok terpisah - blok pencampuran - untuk penyesuaian berkala. Pada tabung gambar dengan susunan senjata planar, penyetelan dilakukan dengan menggunakan magnet khusus yang terletak pada leher tabung gambar. Seiring waktu, terutama untuk tabung gambar dengan susunan senjata elektron berbentuk delta, konvergensinya terganggu dan memerlukan penyesuaian tambahan. Sebagian besar perusahaan perbaikan komputer menawarkan layanan konvergensi monitor.

Demagnetisasi

Diperlukan dalam tabung gambar berwarna untuk menghilangkan magnetisasi sisa atau acak dari topeng bayangan dan layar elektrostatik yang mempengaruhi kualitas gambar.

Demagnetisasi terjadi karena munculnya apa yang disebut loop demagnetisasi - kumparan fleksibel berbentuk cincin berdiameter besar, terletak di permukaan kineskop - denyut medan magnet teredam yang berubah dengan cepat. Untuk memastikan arus ini berkurang secara bertahap setelah TV dinyalakan, termistor digunakan. Banyak monitor, selain termistor, dilengkapi relai, yang, setelah proses demagnetisasi kinescope selesai, mematikan daya ke sirkuit ini sehingga termistor menjadi dingin. Setelah ini, Anda dapat menggunakan tombol khusus, atau, lebih sering, perintah khusus di menu monitor, untuk memicu relai ini dan melakukan demagnetisasi berulang kali kapan saja, tanpa mematikan dan menghidupkan daya monitor.

Trineskop

Trinescope adalah desain yang terdiri dari tiga tabung gambar hitam-putih, filter cahaya dan cermin tembus pandang (atau cermin dichroic yang menggabungkan fungsi cermin dan filter tembus pandang), yang digunakan untuk memperoleh gambar berwarna.

Aplikasi

CRT digunakan dalam sistem pembentukan gambar raster: berbagai jenis televisi, monitor, dan sistem video.

CRT osilografik paling sering digunakan dalam sistem untuk menampilkan ketergantungan fungsional: osiloskop, wobuloskop, juga sebagai perangkat tampilan di stasiun radar, pada perangkat tujuan khusus; selama tahun-tahun Soviet mereka juga digunakan sebagai alat bantu visual ketika mempelajari desain perangkat berkas elektron secara umum.

CRT pencetakan karakter digunakan dalam berbagai peralatan tujuan khusus.

Penunjukan dan penandaan

Penunjukan CRT dalam negeri terdiri dari empat elemen:

• Elemen pertama: angka yang menunjukkan diagonal persegi panjang atau diameter layar bundar dalam sentimeter;
• Elemen kedua: dua huruf yang menunjukkan bahwa CRT termasuk dalam tipe desain tertentu. LC - kinescope, LM - tabung dengan defleksi berkas elektromagnetik, LO - tabung dengan defleksi berkas elektrostatis, LN - tabung dengan memori (indikator dan osilografi);
• Elemen ketiga: angka yang menunjukkan nomor model tabung tertentu dengan diagonal tertentu, sedangkan untuk tabung osiloskop dalam rentang gelombang mikro, penomorannya dimulai dengan angka 101;
• Elemen keempat: huruf yang menunjukkan warna cahaya layar. C - berwarna, B - cahaya putih, I - cahaya hijau, B - cahaya kuning-hijau, C - cahaya oranye, P - cahaya merah, A - cahaya biru. X - menunjukkan spesimen yang memiliki parameter pencahayaan lebih buruk dibandingkan prototipe.

Dalam kasus khusus, elemen kelima dapat ditambahkan ke penunjukan, yang membawa informasi tambahan.

Contoh: 50LK2B - kineskop hitam putih dengan diagonal layar 50 cm, model kedua, 3LO1I - tabung osiloskop dengan layar hijau diameter 3 cm, model pertama.

Efek kesehatan

Radiasi elektromagnetik

Radiasi ini dihasilkan bukan oleh kineskop itu sendiri, melainkan oleh sistem defleksi. Tabung dengan defleksi elektrostatik, khususnya osiloskop, tidak memancarkannya.

Dalam tabung gambar monitor, untuk menekan radiasi ini, sistem defleksi sering kali ditutup dengan wadah ferit. Tabung gambar televisi tidak memerlukan pelindung seperti itu, karena pemirsa biasanya duduk pada jarak yang lebih jauh dari TV daripada dari monitor.

Radiasi pengion

Hadir dalam tabung gambar radiasi pengion dua jenis.

Yang pertama adalah berkas elektron itu sendiri, yang pada dasarnya merupakan aliran partikel beta berenergi rendah (25 keV). Radiasi ini tidak keluar dan tidak menimbulkan bahaya bagi penggunanya.

Yang kedua adalah radiasi sinar-X bremsstrahlung, yang terjadi ketika layar dibombardir dengan elektron. Untuk mengurangi keluaran radiasi ini ke tingkat yang benar-benar aman, kaca tersebut diberi timbal (lihat di bawah). Namun, jika terjadi kerusakan pada TV atau monitor, yang menyebabkan peningkatan tegangan anoda secara signifikan, tingkat radiasi ini dapat meningkat ke tingkat yang nyata. Untuk mencegah situasi seperti itu, unit pemindaian garis dilengkapi dengan unit proteksi.

Di TV berwarna dalam dan luar negeri yang diproduksi sebelum pertengahan tahun 1970-an, sumber tambahan radiasi sinar-X dapat ditemukan - trioda penstabil yang dihubungkan secara paralel ke kinescope, dan digunakan untuk menstabilkan tegangan anoda, dan juga ukuran gambar. TV Raduga-5 dan Rubin-401-1 menggunakan triode 6S20S, dan model ULPTsT awal menggunakan GP-5. Karena kaca wadah triode semacam itu jauh lebih tipis daripada kaca kineskop dan tidak diolah dengan timbal, kaca tersebut merupakan sumber radiasi sinar-X yang jauh lebih kuat daripada kineskop itu sendiri, sehingga ditempatkan dalam baja khusus. layar. Pada model TV ULPTST selanjutnya, metode lain untuk menstabilkan tegangan tinggi digunakan, dan sumber radiasi sinar-X ini tidak termasuk.

Berkedip

Monitor Mitsubishi Diamond Pro 750SB (1024x768, 100 Hz), dibidik pada kecepatan rana 1/1000 dtk. Kecerahannya tinggi secara artifisial; menunjukkan kecerahan sebenarnya dari gambar di poin yang berbeda layar.

Sinar monitor CRT, yang membentuk gambar di layar, menyebabkan partikel fosfor bersinar. Sebelum bingkai berikutnya terbentuk, partikel-partikel ini punya waktu untuk keluar, sehingga “layar berkedip” dapat diamati. Semakin tinggi kecepatan bingkai, semakin sedikit kedipan yang terlihat. Frekuensi rendah menyebabkan kelelahan mata dan membahayakan kesehatan.

Untuk sebagian besar televisi berbasis tabung sinar katoda, 25 frame berubah setiap detik, yang, dengan mempertimbangkan pemindaian interlaced, adalah 50 bidang (setengah frame) per detik (Hz). Pada model TV modern, frekuensi ini ditingkatkan secara artifisial menjadi 100 hertz. Saat bekerja di belakang layar monitor, kedipan terasa lebih kuat, karena jarak mata ke kineskop jauh lebih kecil dibandingkan saat menonton TV. Kecepatan refresh monitor minimum yang disarankan adalah 85 hertz. Model monitor awal tidak mengizinkan bekerja dengan frekuensi pemindaian lebih dari 70-75 Hz. Kedipan CRT dapat diamati dengan jelas dengan penglihatan tepi.

Gambar kabur

Gambar pada tabung sinar katoda buram dibandingkan jenis layar lainnya. Gambar buram diyakini menjadi salah satu faktor penyebab kelelahan mata pengguna. Di sisi lain, saat menggunakan monitor berkualitas tinggi, keburaman tidak berdampak besar pada kesehatan manusia, dan efek buram itu sendiri memungkinkan Anda menghindari penggunaan penghalusan font layar pada monitor, yang tercermin dalam kualitas gambar. persepsi; tidak ada distorsi font yang melekat pada monitor LCD.

Tegangan tinggi

CRT menggunakan tegangan tinggi untuk beroperasi. Tegangan sisa ratusan volt, jika tidak ada tindakan yang diambil, dapat bertahan di CRT dan sirkuit kabel selama berminggu-minggu. Oleh karena itu, resistor pelepasan ditambahkan ke sirkuit, yang membuat TV benar-benar aman dalam beberapa menit setelah dimatikan.

Berlawanan dengan kepercayaan populer, tegangan anoda CRT tidak dapat membunuh seseorang karena rendahnya daya konverter tegangan - hanya akan ada pukulan yang nyata. Namun, hal ini juga bisa berakibat fatal jika seseorang mengalami kelainan jantung. Hal ini juga dapat menyebabkan cedera, termasuk kematian, secara tidak langsung ketika seseorang menarik tangannya dan menyentuh sirkuit lain di televisi dan monitor yang mengandung tegangan yang sangat mengancam jiwa - dan sirkuit tersebut terdapat di semua model televisi dan monitor yang menggunakan CRT. , serta termasuk cedera mekanis murni yang terkait dengan jatuh tiba-tiba yang tidak terkendali yang disebabkan oleh kejang listrik.

Zat beracun

Barang elektronik apa pun (termasuk CRT) mengandung zat berbahaya bagi kesehatan dan lingkungan. Diantaranya: senyawa barium pada katoda, fosfor.

CRT bekas dianggap limbah berbahaya di sebagian besar negara dan harus didaur ulang atau dibuang di tempat pembuangan sampah terpisah.

ledakan CRT

Karena terdapat ruang hampa di dalam CRT, akibat tekanan udara, layar monitor 17 inci saja dapat menampung beban sekitar 800 kg - berat sebuah mobil mini. Karena desainnya, tekanan pada layar dan kerucut CRT adalah positif, dan tekanan pada sisi layar adalah negatif, sehingga menyebabkan bahaya ledakan. Saat bekerja dengan tabung gambar model awal, peraturan keselamatan mengharuskan penggunaan sarung tangan pelindung, masker, dan kacamata. Layar pelindung kaca dipasang di depan layar kinescope di TV, dan masker pelindung logam dipasang di tepinya.

Sejak paruh kedua tahun 1960-an, bagian berbahaya dari kineskop telah ditutup dengan perban tahan ledakan logam khusus, dibuat dalam bentuk struktur stempel seluruh logam atau dililitkan pada beberapa lapis pita. Perban seperti itu menghilangkan kemungkinan ledakan spontan. Beberapa model tabung gambar juga menggunakan lapisan pelindung untuk menutupi layar.

Meskipun menggunakan sistem pelindung, ada kemungkinan orang akan terluka oleh pecahan peluru jika kinescope sengaja dirusak. Dalam hal ini, ketika yang terakhir dihancurkan, demi keamanan, ekstensi pertama-tama dipatahkan - tabung kaca teknologi di ujung leher di bawah dasar plastik, tempat udara dipompa keluar selama produksi.

CRT dan tabung gambar berukuran kecil dengan diameter layar atau diagonal hingga 15 cm tidak menimbulkan bahaya dan tidak dilengkapi dengan perangkat tahan ledakan.

Jenis perangkat berkas elektron lainnya

Selain kinescope, perangkat sinar katoda meliputi:

• Quantoscope (laser kinescope), sejenis kinescope, yang layarnya berupa matriks laser semikonduktor yang dipompa oleh berkas elektron. Quantoscopes digunakan dalam proyektor gambar.
• Tabung sinar katoda pencetakan tanda.
• Tabung sinar katoda indikator digunakan dalam indikator radar.
• Tabung sinar katoda penyimpanan.
  • Grafekon
• Tabung televisi pemancar mengubah gambar cahaya menjadi sinyal listrik.
• Monoskop adalah tabung pemancar sinar katoda yang mengubah satu gambar yang dibuat langsung pada fotokatoda menjadi sinyal listrik. Digunakan untuk mengirimkan gambar tabel uji televisi (misalnya, TIT-0249).
• Kadroscope adalah tabung sinar katoda dengan gambar tampak, dirancang untuk mengatur unit pemindaian dan memfokuskan sinar pada peralatan yang menggunakan tabung sinar katoda tanpa gambar terlihat (graphecon, monoscope, potensialoskop). Framescope memiliki pinout dan dimensi referensi yang mirip dengan tabung sinar katoda yang digunakan pada peralatan. Selain itu, CRT utama dan framescope dipilih berdasarkan parameter dengan akurasi sangat tinggi dan hanya disediakan sebagai satu set. Saat pengaturan, framescope dihubungkan sebagai pengganti tabung utama.

Lihat juga

Catatan

Literatur

• D. Briliantov, F. Ignatov, V. Vodychko. Kinescope warna sinar tunggal - kromoskop 25LK1TS. Radio No.9, 1976.Hal.32, 33.

Tautan

• S.V.Novakovsky. 90 tahun televisi elektronik // Electrosvyaz No.6, 1997
• P.Sokolov. Monitor // iXBT, 1999
• Maria Bellis. Sejarah Tabung Sinar Katoda // Tentang: Penemu
• Evgeny Kozlovsky. Teman lama lebih baik "Computerra" No. 692, 27 Juni 2007
• Mukhin I. A. Bagaimana memilih monitor CRT Pasar bisnis komputer No. 49(286), November-Desember 2004. P. 366-371

Fosfor diaplikasikan pada layar tabung sinar katoda dalam bentuk titik-titik kecil, dan titik-titik ini dikumpulkan dalam kelompok tiga; di masing-masing tiga, atau tiga serangkai, ada satu titik merah, satu biru, dan satu hijau. Pada gambar saya menunjukkan beberapa triad tersebut. Total ada sekitar 500 ribu triad di layar tabung. Gambar yang Anda lihat di TV seluruhnya terdiri dari titik-titik bercahaya. Jika detail gambar lebih terang, lebih banyak elektron yang mengenai titik-titik tersebut dan bersinar lebih terang. Oleh karena itu, lebih sedikit elektron yang jatuh ke area gelap pada gambar. Jika terdapat detail putih pada gambar berwarna, maka di mana pun dalam detail tersebut, ketiga titik di setiap triad bersinar dengan kecerahan yang sama. Sebaliknya, jika terdapat detail merah pada gambar berwarna, maka di mana pun dalam detail tersebut hanya titik merah dari setiap triad yang menyala, sedangkan titik hijau dan biru tidak bersinar sama sekali.

Tahukah Anda apa yang dimaksud dengan mencipta gambar berwarna di layar TV? Hal ini, pertama, memaksa elektron untuk jatuh ke tempat yang tepat, yaitu ke titik fosfor yang seharusnya bersinar, dan tidak jatuh ke tempat lain, yaitu ke titik yang seharusnya tidak bersinar. Kedua, elektron harus sampai ke tempat yang tepat pada waktu yang tepat. Lagi pula, gambar di layar terus berubah, dan di mana pada titik tertentu, misalnya, ada titik oranye terang, sesaat kemudian akan muncul titik ungu tua. Terakhir, ketiga, jumlah elektron yang tepat harus jatuh pada tempat dan waktu yang tepat. Lebih banyak - di mana cahayanya seharusnya lebih terang, dan lebih sedikit - di mana cahayanya lebih gelap.

Karena ada hampir satu setengah juta titik fosfor di layar, tugas tersebut pada pandangan pertama tampak sangat sulit. Sebenarnya - tidak ada yang rumit. Pertama-tama, tabung sinar katoda tidak hanya memiliki satu, tetapi tiga katoda yang dipanaskan secara terpisah. Persis sama seperti pada tabung vakum biasa. Setiap katoda memancarkan elektron dan menciptakan awan elektron di sekitarnya. Di dekat setiap katoda terdapat kisi-kisi dan anoda. Jumlah elektron yang melewati jaringan ke anoda bergantung pada tegangan yang melintasi jaringan. Sejauh ini semuanya terjadi seperti pada lampu tiga elektroda biasa - trioda.

Apa bedanya? Anoda di sini tidak kokoh, tetapi berlubang di tengahnya. Oleh karena itu, sebagian besar elektron yang berpindah dari katoda ke anoda tidak tertahan di anoda - mereka terbang keluar melalui lubang dalam bentuk sinar bundar. Struktur yang terdiri dari katoda, grid dan anoda disebut senjata elektron. Pistol, seolah-olah, menembakkan seberkas elektron, dan jumlah elektron dalam berkas bergantung pada tegangan pada jaringan.

Senjata elektron diarahkan sehingga pancaran pancaran meriam pertama selalu mengenai titik merah triad saja, pancaran meriam kedua hanya mengenai titik hijau, dan pancaran meriam ketiga hanya mengenai titik biru. Dengan cara ini, salah satu dari tiga masalah pembuatan gambar berwarna terpecahkan. Dengan menerapkan voltase yang diperlukan ke kisi-kisi masing-masing dari ketiga senjata tersebut, intensitas cahaya merah, hijau, dan biru yang diperlukan dapat diatur, dan oleh karena itu memberikan pewarnaan yang diinginkan untuk setiap detail gambar.