Marea enciclopedie a petrolului și gazelor. Tuburi catodice

După sistemul de deviere, electronii cad pe ecranul CRT. Ecranul constă dintr-un strat subțire de fosfor aplicat pe suprafața interioară a părții de capăt a balonului și capabil să strălucească intens atunci când este bombardat cu electroni.

În unele cazuri, un strat subțire conductiv de aluminiu este aplicat deasupra stratului de fosfor. Proprietățile ecranului sunt determinate de acesta

caracteristici și parametri. Parametrii principali ai ecranului includ: primulŞi al doilea potențial critic de ecran, strălucirea strălucirii, eficienta luminoasa, durata luminii ulterioare.

Potențialul ecranului. Când ecranul este bombardat de un flux de electroni de la suprafața sa, are loc o emisie secundară de electroni. Pentru a elimina electronii secundari, pereții tubului din apropierea ecranului sunt acoperiți cu un strat de grafit conductiv, care este conectat la al doilea anod. Dacă nu se face acest lucru, atunci electronii secundari, revenind pe ecran, împreună cu cei primari, își vor scădea potențialul. În acest caz, se creează o forță de frânare în spațiul dintre ecran și al doilea anod. câmp electric, care va reflecta electronii fasciculului. Astfel, pentru a elimina câmpul de frânare, este necesară îndepărtarea sarcina electrica, purtat de un fascicul de electroni. Aproape singura modalitate de a compensa încărcătura este utilizarea emisiei secundare. Când electronii cad pe ecran, energia lor cinetică este convertită în energia strălucitoare a ecranului, îl încălzește și provoacă o emisie secundară. Valoarea coeficientului de emisie secundar o determină potenţialul ecranului. Coeficientul de emisie de electroni secundari a = / in // l (/„ este curentul electronilor secundari, / l este curentul fasciculului sau curentul electronilor primari) de la suprafața ecranului într-o gamă largă de modificări ale energiei de electroni primari depășește unitatea (Fig. 12.8, O < 1 на участке O A curba la V < С/ кр1 и при 15 > S/cr2).

La Şi < (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 și l2= Г/крР corespunzător punctului A din Fig. 12.8, numit primul potenţial critic.

La C/a2 = £/cr1 potențialul ecranului este aproape de zero.

Dacă energia fasciculului devine mai mare decât e£/cr1, atunci o > 1 și ecranul începe să se încarce

Orez. 12.8

raportat la ultimul anod al reflectoarelor. Procesul continuă până când potențialul ecranului devine aproximativ egal cu potențialul celui de-al doilea anod. Aceasta înseamnă că numărul de electroni care părăsesc ecranul este egal cu numărul celor incidenti. În intervalul de modificare a energiei fasciculului de la e£/cr1 la C/cr2 c > 1, iar potențialul ecranului este destul de apropiat de potențialul anodului proiectorului. La și &2 > N cr2 coeficient de emisie secundară a< 1. Потенциал экрана вновь снижается, и у экрана начинает формироваться тормозящее для электронов луча поле. Потенциал Şi kr2 (corespunde punctului ÎNîn fig. 12.8) se numește al doilea potenţial critic sau potential maxim.

La energii ale fasciculului de electroni mai mari e11 kr2 Luminozitatea ecranului nu crește. Pentru diferite ecrane Г/кр1 = = 300...500 V, și kr2= 5...40 kV.

Dacă este necesar să se obțină o luminozitate ridicată, potențialul ecranului este menținut forțat egal cu potențialul ultimului electrod al reflectorului folosind un strat conductiv. Învelișul conductor este conectat electric la acest electrod.

Ieșire de lumină. Acesta este un parametru care determină raportul dintre intensitatea luminii J cv, emis de fosforul normal pe suprafața ecranului, la puterea fasciculului de electroni R el incident pe ecran:

Ieșirea de lumină μ determină eficiența fosforului. Nu toată energia cinetică a electronilor primari este convertită în energie de radiație vizibilă, o parte din ea este destinată încălzirii ecranului, emisiei secundare de electroni și radiațiilor în intervalele spectrale infraroșii și ultraviolete. Puterea luminii este măsurată în candela pe watt: pentru diferite ecrane variază între 0,1... 15 cd/W. La viteze mici ale electronilor, strălucirea are loc în stratul de suprafață și o parte din lumină este absorbită de fosfor. Pe măsură ce energia electronilor crește, puterea de lumină crește. Cu toate acestea, la viteze foarte mari, mulți electroni pătrund în stratul de fosfor fără a produce excitare și are loc o scădere a ieșirii luminii.

Strălucirea strălucirii. Acesta este un parametru care este determinat de puterea luminii emise în direcția observatorului de către unul metru pătrat suprafata uniform luminoasa. Luminozitatea este măsurată în cd/m2. Depinde de proprietățile fosforului (caracterizat prin coeficientul A), densitatea de curent a fasciculului de electroni y, diferența de potențial dintre catod și ecran. IIși potențial minim de ecran 11 0, la care se observă încă luminiscența ecranului. Strălucirea strălucirii se supune legii

Valorile exponentelor p y potențialul £/ 0 pentru diferiți fosfori variază în limitele de 1...2.5 și

30...300 V. În practică, natura liniară a dependenței luminozității de densitatea de curent y se menține până la aproximativ 100 μA/cm 2. La densități mari curent, fosforul începe să se încălzească și să se ardă. Principala modalitate de a crește luminozitatea este creșterea Şi.

Rezoluţie. Acest parametru important este definit ca fiind capacitatea unui CRT de a reproduce detaliile imaginii. Rezoluția este evaluată prin numărul de puncte luminoase sau linii (rânduri), care se disting individual, la 1 cm 2 de suprafață sau 1 cm de înălțime a ecranului, sau întreaga înălțime a suprafeței de lucru a ecranului. În consecință, pentru a crește rezoluția, este necesar să se reducă diametrul fasciculului, adică este necesar un fascicul subțire bine focalizat cu un diametru de zecimi de mm. Cu cât curentul fasciculului este mai mic și tensiunea de accelerare este mai mare, cu atât rezoluția este mai mare. În acest caz, se obține cea mai bună focalizare. Rezoluția depinde și de calitatea fosforului (granulele mari de fosfor împrăștie lumina) și de prezența halourilor rezultate din reflexia internă totală în partea de sticlă a ecranului.

Durata luminii ulterioare. Timpul în care luminozitatea scade la 1% din valoarea maximă se numește timp de iluminare ulterioară a ecranului. Toate ecranele sunt împărțite în ecrane cu foarte scurte (mai puțin de 10 5 s), scurte (10“ 5 ...10“ 2 s), medii (10 2 ... 10 1 s), lungi (10 Ch.Lb s). ) și foarte lungă (mai mult de 16 s) ulterioară. Tuburile cu persistență scurtă și foarte scurtă sunt utilizate pe scară largă în oscilografie, iar cele cu persistență medie sunt utilizate pe scară largă în televiziune. Indicatoarele radar folosesc de obicei tuburi cu o persistență lungă.

Ecranele de lungă durată cu o acoperire cu două straturi sunt adesea folosite în tuburile radar. Primul strat de fosfor - cu o strălucire scurtă albastră - este excitat de un fascicul de electroni, iar al doilea - cu o strălucire galbenă și o strălucire lungă - este excitat de lumina primului strat. În astfel de ecrane este posibilă obținerea unei străluciri de până la câteva minute.

Tipuri de ecrane. Foarte mare valoare are culoarea strălucitoare a fosforului. În tehnologia oscilografică, la observarea vizuală a ecranului, se folosesc CRT-uri cu o strălucire verde, ceea ce este cel mai puțin obositor pentru ochi. Ortosilicatul de zinc activat cu mangan (willemite) are această culoare strălucitoare. Pentru fotografie sunt preferate ecranele cu strălucire albastră, caracteristică tungstatului de calciu. În recepția tuburilor de televiziune cu o imagine alb-negru, ei încearcă să obțină o culoare albă, pentru care se utilizează fosfor din două componente: albastru și galben.

Următorii fosfori sunt, de asemenea, utilizați pe scară largă pentru fabricarea acoperirilor de ecran: sulfuri de zinc și cadmiu, silicați de zinc și magneziu, oxizi și oxisulfuri ale elementelor pământurilor rare. Fosforii pe bază de elemente de pământuri rare au o serie de avantaje: sunt mai rezistenți la diverse influențe decât cei sulfurați, sunt destul de eficienți, au o bandă spectrală de emisie mai îngustă, ceea ce este deosebit de important în producția de tuburi de imagine color, unde culori ridicate. puritatea este necesară etc. Ca exemplu este fosforul relativ larg utilizat pe bază de oxid de ytriu activat de europiu U 2 0 3: Ey. Acest fosfor are o bandă de emisie îngustă în regiunea roșie a spectrului. Fosforul, constând din oxisulfură de ytriu cu un amestec de europiu Y 2 0 3 8: Eu, care are o intensitate maximă de emisie în regiunea roșu-portocalie a spectrului vizibil și o rezistență chimică mai bună decât Y 2 0 3: Eu fosfor, de asemenea are caracteristici bune.

Aluminiul este inert din punct de vedere chimic atunci când interacționează cu fosfor de ecran, se aplică ușor pe suprafață prin evaporare în vid și reflectă bine lumina. Dezavantajele ecranelor aluminizate includ faptul că filmul de aluminiu absoarbe și împrăștie electroni cu o energie mai mică de 6 keV, astfel încât în ​​aceste cazuri puterea de lumină scade brusc. De exemplu, eficiența luminoasă a unui ecran aluminizat la o energie electronică de 10 keV este cu aproximativ 60% mai mare decât la 5 keV. Ecranele tubulare au formă dreptunghiulară sau rotundă.

Un tub catodic (CRT) folosește un fascicul de electroni de la un catod încălzit pentru a produce o imagine pe un ecran fluorescent. Catodul este realizat din oxid, încălzit indirect, sub formă de cilindru cu încălzitor. Stratul de oxid este depus pe fundul catodului. În jurul catodului se află un electrod de control, numit modulator, de formă cilindrică cu un orificiu în fund. Acest electrod servește la controlul densității fluxului de electroni și la pre-focalizarea acestuia. O tensiune negativă de câteva zeci de volți este aplicată modulatorului. Cu cât această tensiune este mai mare, cu atât mai mulți electroni revin la catod. Alți electrozi, de asemenea, de formă cilindrică, sunt anozi. Există cel puțin două dintre ele într-un CRT. La al doilea anod tensiunea variază de la 500 V la câțiva kilovolți (aproximativ 20 kV), iar la primul anod tensiunea este de câteva ori mai mică. În interiorul anozilor există pereți despărțitori cu orificii (diafragme). Sub influența câmpului accelerator al anozilor, electronii capătă viteză semnificativă. Focalizarea finală a fluxului de electroni se realizează folosind un câmp electric neuniform în spațiul dintre anozi, precum și datorită diafragmelor. Sistemul format dintr-un catod, modulator și anozi se numește reflector de electroni (pistol de electroni) și este folosit pentru a crea un fascicul de electroni, adică un flux subțire de electroni care zboară cu viteză mare de la al doilea anod către ecranul luminiscent. Reflectorul electronic este plasat în gâtul îngust al becului CRT. Acest fascicul este deviat de electric sau câmp magnetic, iar intensitatea fasciculului poate fi modificată cu ajutorul electrodului de control, modificând astfel luminozitatea spotului. Ecranul luminiscent este format prin aplicarea unui strat subțire de fosfor pe suprafața interioară a peretelui de capăt al părții conice a CRT. Energia cinetică a electronilor care bombardează ecranul este transformată în lumină vizibilă.

CRT Cu control electrostatic.

Câmpurile electrice sunt utilizate în mod obișnuit în CRT-urile cu ecran mic. În sistemele de deviere a câmpului electric, vectorul câmpului este orientat perpendicular pe traiectoria fasciculului inițial. Deformarea se realizează prin aplicarea unei diferențe de potențial la o pereche de plăci de deviere (vezi figura de mai jos). De obicei, plăcile de deviere fac deformarea în direcția orizontală proporțională cu timpul. Acest lucru se realizează prin aplicarea unei tensiuni pe plăcile de deviere, care crește uniform pe măsură ce fasciculul se deplasează pe ecran. Apoi această tensiune scade rapid la nivelul inițial și începe să crească din nou uniform. Semnalul care necesită cercetare este transmis plăcilor care se deviază în direcția verticală. Dacă durata unei singure scanări orizontale este egală cu perioada sau corespunde cu rata de repetare a semnalului, o perioadă a procesului undei va fi reprodusă continuu pe ecran.

1 - ecran CRT, 2 - catod, 3 - modulator, 4 - primul anod, 5 - al doilea anod, P - plăci de deviere.

CRT controlat electromagnetic

În cazurile în care este necesară o deviere mare, utilizarea unui câmp electric pentru a devia fasciculul devine ineficientă.

Tuburile electromagnetice au un pistol cu ​​electroni, la fel ca și cele electrostatice. Diferența este că tensiunea la primul anod nu se schimbă, iar anozii sunt proiectați doar pentru a accelera fluxul de electroni. Câmpurile magnetice sunt necesare pentru a devia fasciculul în televizoarele CRT cu ecran mare.

Fasciculul de electroni este focalizat folosind o bobină de focalizare. Bobina de focalizare este înfășurată pe rând și se potrivește direct pe becul tubului. Bobina de focalizare creează un câmp magnetic. Dacă electronii se mișcă de-a lungul axei, atunci unghiul dintre vectorul viteză și liniile câmpului magnetic va fi egal cu 0, prin urmare, forța Lorentz este zero. Dacă un electron zboară într-un câmp magnetic la un unghi, atunci datorită forței Lorentz, traiectoria electronului se va abate spre centrul bobinei. Ca rezultat, toate traiectoriile electronilor se vor intersecta într-un punct. Schimbând curentul prin bobina de focalizare, puteți schimba locația acestui punct. Asigurați-vă că acest punct se află în planul ecranului. Fasciculul este deviat folosind câmpuri magnetice generate de două perechi de bobine de deviere. O pereche este bobine de deviere verticală, iar cealaltă este bobine astfel încât liniile lor de câmp magnetic de pe linia centrală să fie reciproc perpendiculare. Bobinele au o formă complexă și sunt situate la gâtul tubului.

Când utilizați câmpuri magnetice pentru a devia fasciculul unghiuri mari CRT este scurt și, de asemenea, face posibilă producerea de ecrane mari.

Tuburi de imagine.

CRT-urile sunt clasificate ca CRT combinate, adică au focalizare electrostatică și deviație a fasciculului electromagnetic pentru a crește sensibilitatea. Principala diferență dintre tuburile de imagine și CRT este următoarea: tunul de electroni al tuburilor de imagine are un electrod suplimentar, care se numește electrod de accelerare. Este situat între modulator și primul anod, i se aplică o tensiune pozitivă de câteva sute de volți față de catod și servește la accelerarea în continuare a fluxului de electroni.

Structura schematică a unui cinescop pentru televiziune alb-negru: 1- filament al încălzitorului catodic; 2- catod; 3- electrod de control; 4- electrod de accelerare; 5- primul anod; 6- al doilea anod; 7- acoperire conductoare (aquadag); 8 și 9 - bobine pentru deformarea fasciculului vertical și orizontal; 10 - fascicul de electroni; 11- ecran; 12 - borna celui de-al doilea anod.

A doua diferență este că ecranul kinescopului, spre deosebire de CRT, are trei straturi:

1 strat - stratul exterior- sticla. Sticla ecranului kinescopic este supusă unor cerințe crescute pentru paralelismul pereților și absența incluziunilor străine.

Stratul 2 este un fosfor.

Stratul 3 este o peliculă subțire de aluminiu. Acest film îndeplinește două funcții:

Mărește luminozitatea ecranului, acționând ca o oglindă.

Funcția principală este de a proteja fosforul de ionii grei care zboară din catod împreună cu electronii.

Tuburi de imagine color.

Principiul de funcționare se bazează pe faptul că orice culoare și nuanță pot fi obținute prin amestecarea a trei culori - roșu, albastru și verde. Prin urmare, tuburile de imagine color au trei tunuri de electroni și un sistem comun de deviere. Ecranul unui tub de imagine color este format din secțiuni separate, fiecare dintre acestea conținând trei celule de fosfor care strălucesc în roșu, albastru și flori verzi. Mai mult, dimensiunile acestor celule sunt atât de mici și sunt situate atât de aproape una de cealaltă încât strălucirea lor este percepută de ochi ca un total. Acesta este principiul general pentru construirea tuburilor de imagine color.

Mozaic (triade) al unui ecran cu tub de imagine color cu o mască de umbră: „puncte” R-roșu, G-verde, B-albastru fosfor.

Conductibilitatea electrică a semiconductorilor

Conductibilitatea intrinsecă a semiconductorilor.

Un semiconductor intrinsec este un semiconductor ideal chimic pur cu o rețea cristalină omogenă a cărei orbită de valență conține patru electroni. Siliciul este cel mai frecvent utilizat în dispozitivele semiconductoare. Siși germaniu Ge.

Învelișul de electroni a unui atom de siliciu este prezentat mai jos. Doar patru electroni de înveliș exterior, numiți electroni de valență, pot participa la formarea legăturilor chimice și la procesul de conducere. Zece electroni interni nu participă la astfel de procese.

Structura cristalină a unui semiconductor pe un plan poate fi reprezentată după cum urmează.

Dacă un electron primește o energie mai mare decât banda interzisă, el rupe legătura covalentă și devine liber. În locul său, se formează un loc vacant, care are o sarcină pozitivă egală ca mărime cu sarcina electronului și se numește gaură. Într-un semiconductor pur chimic, concentrația de electroni n egală cu concentrația găurii p.

Procesul de formare a unei perechi de electroni și încărcături se numește generare de sarcină.

Un electron liber poate lua locul unei găuri, restabilind legătura covalentă și emițând energie în exces. Acest proces se numește recombinare a sarcinilor. În timpul procesului de recombinare și generare de sarcină, gaura pare să se miște în direcția opusă față de direcția mișcării electronilor, prin urmare gaura este considerată a fi un purtător mobil de sarcină pozitivă. Golurile și electronii liberi rezultați din generarea purtătorilor de sarcină se numesc purtători de sarcină intrinseci, iar conductivitatea unui semiconductor datorată purtătorilor de sarcină intrinseci se numește conductivitate intrinsecă a conductorului.

Conductibilitatea impurităților conductoarelor.

Deoarece conductivitatea semiconductorilor puri din punct de vedere chimic depinde în mod semnificativ de condițiile externe, semiconductorii de impurități sunt utilizați în dispozitivele semiconductoare.

Dacă într-un semiconductor este introdusă o impuritate pentavalentă, atunci 4 electroni de valență refac legăturile covalente cu atomii semiconductori, iar al cincilea electron rămâne liber. Din acest motiv, concentrația de electroni liberi va depăși concentrația de găuri. Impuritatea datorită căreia n> p, numit donator impuritate. Un semiconductor cu n> p, se numește semiconductor cu conductivitate de tip electronic sau semiconductor n-tip.

Într-un semiconductor n-tip electronii sunt numiți purtători de sarcină majoritari, iar găurile sunt numite purtători de sarcină minoritari.

Când este introdusă o impuritate trivalentă, trei dintre electronii săi de valență refac o legătură covalentă cu atomii semiconductorului, iar a patra legătură covalentă nu este restabilită, adică apare o gaură. Ca rezultat, concentrația de găuri va fi mai mare decât concentrația de electroni.

O impuritate la care p> n, numit acceptor impuritate.

Un semiconductor cu p> n, se numește semiconductor cu conductivitate de tip orificiu sau semiconductor tip p. Într-un semiconductor tip p găurile se numesc purtători de sarcină majoritar, iar electronii sunt numiți purtători de sarcină minoritar.

Formarea tranziției electron-gaură.

Datorită concentrației neuniforme la interfață rŞi n semiconductor, apare un curent de difuzie, datorită căruia electronii din n-regiuni du-te la p-regiune, iar în locul lor rămân încărcături necompensate de ioni pozitivi ai impurității donor. Electronii care sosesc în regiunea p se recombină cu găuri și apar sarcini necompensate de ioni negativi ai impurității acceptoare. Lăţime p-n tranziție - zecimi de micron. La interfață, apare un câmp electric intern al joncțiunii p-n, care va fi inhibitor pentru purtătorii principali de sarcină și îi va respinge din interfață.

Pentru transportatorii minoritari de taxe, domeniul se va accelera si ii va transfera in regiunea unde vor fi cei majoritari. Intensitatea maximă a câmpului electric este la interfață.

Distribuția potențialului pe lățimea unui semiconductor se numește diagramă de potențial. Diferența de potențial la p-n se numește tranziție diferența de contact potenţiale sau bariera potentiala. Pentru ca purtătorul de taxe principal să depășească p-n tranziție, energia sa trebuie să fie suficientă pentru a depăși bariera potențială.

Conexiune directă și inversă p-ntranziţie.

Să aplicăm o tensiune externă plus la r-regiuni Câmpul electric extern este direcționat către câmpul intern p-n tranziție, ceea ce duce la scăderea barierei potențiale. Majoritatea purtătorilor de taxe pot depăși cu ușurință bariera potențială și, prin urmare, prin p-n tranziție, va curge un curent relativ mare, cauzat de purtătorii majoritari de sarcină.

O astfel de includere p-n tranziția se numește directă, iar curentul prin p-n Tranziția cauzată de purtătorii majoritari de sarcină se mai numește și curent direct. Se crede că atunci când este conectat direct p-n pasajul este deschis. Dacă conectați tensiunea externă la minus p-regiune, și un plus pe n-regiune, atunci apare un câmp electric extern, ale cărui linii de intensitate coincid cu câmpul intern p-n tranziţie. Ca rezultat, acest lucru va duce la o creștere a barierei potențiale și a lățimii p-n tranziţie. Principalii purtători de taxe nu vor putea depăși p-n tranziție și se crede că p-n trecerea este închisă. Ambele domenii - interne și externe - se accelerează pentru purtătorii de taxe minoritari, prin urmare, purtătorii de taxe minoritari vor trece prin p-n tranziție, producând un curent foarte mic, care se numește curent invers. O astfel de includere p-n tranziția se mai numește și inversă.

Proprietăți p-ntranziţie.Caracteristica curent-tensiune p-ntranziţie

La principalele proprietăți p-n tranzițiile includ:

- proprietatea conductivității unidirecționale;

Proprietăți ale temperaturii p-n tranziţie;

Proprietăți de frecvență p-n tranziţie;

Dărâma p-n tranziţie.

Proprietate de conductivitate unidirecțională p-n Să ne uităm la tranziția folosind caracteristica curent-tensiune.

Caracteristica curent-tensiune (CVC) este o dependență exprimată grafic de cantitatea de curgere prin p-n trecerea curentului de la mărimea tensiunii aplicate eu= f(U) – Fig. 29.

Deoarece mărimea curentului invers este de multe ori mai mică decât curentul direct, curentul invers poate fi neglijat și se poate presupune că p-n Joncțiunea conduce curentul doar într-o singură direcție. Proprietatea temperaturii p-n tranziția arată cum se schimbă munca p-n tranziție când temperatura se schimbă. Pe p-n Tranziția este afectată în mare măsură de încălzire și într-o măsură foarte mică de răcire. Pe măsură ce temperatura crește, generarea termică a purtătorilor de sarcină crește, ceea ce duce la o creștere atât a curentului direct, cât și a celui invers. Proprietăți de frecvență p-n tranzițiile arată cum funcționează p-n tranziție atunci când i se aplică tensiune alternativă de înaltă frecvență. Proprietăți de frecvență p-n tranzițiile sunt determinate de două tipuri de capacitate de tranziție.

Primul tip de capacitate este capacitatea cauzată de sarcinile imobile ale ionilor de impurități donor și acceptor. Se numește încărcare sau capacitate de barieră. Al doilea tip de capacitate este capacitatea de difuzie, cauzată de difuzia purtătorilor de sarcină mobili prin p-n tranziție când este pornit direct.

Dacă este pornit p-n trecerea la alimentarea cu tensiune alternativă, apoi capacitatea p-n tranziția va scădea odată cu creșterea frecvenței, iar la unele frecvențe mai mari capacitatea poate deveni egală cu rezistența internă p-n tranziție în timpul comutării directe. În acest caz, atunci când este pornit din nou, un curent invers suficient de mare va curge prin această capacitate și p-n tranziția va pierde proprietatea de conductivitate unidirecțională.

Concluzie: cu cât capacitatea este mai mică p-n tranziție, cu atât frecvențele mai mari la care poate funcționa.

Proprietățile frecvenței sunt influențate în principal de capacitatea barieră, deoarece capacitatea de difuzie apare în timpul conexiunii directe, când rezistența internă p-n mica tranzitie.

Defalcare p-ntranziţie.

Pe măsură ce tensiunea inversă crește, energia câmpului electric devine suficientă pentru a genera purtători de sarcină. Acest lucru duce la o creștere puternică a curentului invers. Fenomenul de creștere puternică a curentului invers la o anumită tensiune inversă se numește defecțiune electrică p-n tranziţie.

Defecțiunea electrică este o defecțiune reversibilă, adică atunci când tensiunea inversă scade p-n tranziția restabilește proprietatea conductivității unidirecționale. Dacă tensiunea inversă nu este redusă, semiconductorul va deveni foarte fierbinte din cauza efectului termic al curentului și p-n tranziția se stinge. Acest fenomen se numește defalcare termică p-n tranziţie. Defalcarea termică este ireversibilă.

Diode semiconductoare

O diodă semiconductoare este un dispozitiv format dintr-un cristal semiconductor, care conține de obicei o joncțiune p-n și având două terminale. Există multe diverse tipuri diode - redresor, impuls, tunel, invers, diode cu microunde, precum și diode zener, varicaps, fotodiode, LED-uri etc.

Marcarea cu diodă constă din 4 denumiri:

K S -156 A

Tuburi catodice(CRT) - dispozitive de electrovacuum concepute pentru a converti un semnal electric într-o imagine luminoasă folosind un fascicul subțire de electroni direcționat către un ecran special acoperit fosfor- o compoziție capabilă să strălucească atunci când este bombardată cu electroni.

În fig. Figura 15 prezintă dispozitivul unui tub catodic cu electrostatic focalizareași electrostatic devierea fasciculului. Tubul conține un catod încălzit cu oxid cu o suprafață emițătoare îndreptată spre orificiul din modulator. Un potențial negativ mic este stabilit pe modulator față de catod. Mai departe de-a lungul axei tubului (și de-a lungul fasciculului) există un electrod de focalizare, numit și primul anod, potențialul său pozitiv ajută la atragerea de electroni din spațiul apropiat de catod prin gaura modulatorului și la formarea unui fascicul îngust din ei. Focalizarea și accelerarea ulterioară a electronilor este realizată de câmpul celui de-al doilea anod (electrodul de accelerare). Potențialul său în tub este cel mai pozitiv și variază de la unități la zeci de kilovolți. Combinația dintre catod, modulator și electrod de accelerare formează un tun de electroni (reflector electronic). Câmpul electric neomogen din spațiul dintre electrozi acționează asupra fasciculului de electroni ca o lentilă electrostatică colectoare. Electronii sub influența acestei lentile converg către un punct interior ecran. Interiorul ecranului este acoperit cu un strat de fosfor - o substanță care transformă energia fluxului de electroni în lumină. Afară, locul în care fluxul de electroni cade pe ecran strălucește.

Pentru a controla poziția punctului luminos pe ecran și a obține astfel o imagine, fasciculul de electroni este deviat de-a lungul a două coordonate folosind două perechi de electrozi plati - plăci de deviere X și Y. Unghiul de deviere al fasciculului depinde de tensiunea aplicată plăcilor. Sub influența tensiunilor variabile de deformare a plăcilor, fasciculul circulă în jurul diferitelor puncte de pe ecran. Luminozitatea punctului depinde de puterea curentă a fasciculului. Pentru a controla luminozitatea, la intrarea modulatorului Z se aplică o tensiune alternativă. Pentru a obține o imagine stabilă a unui semnal periodic, acesta este scanat periodic pe ecran, sincronizând tensiunea X de scanare orizontală care variază liniar cu semnalul studiat, care este alimentată simultan plăcilor de deviere verticale Y. În acest fel se formează imagini pe ecranul CRT. Fasciculul de electroni are o inerție redusă.

Pe lângă electrostatic, se mai folosește focalizare magnetică fascicul de electroni. Utilizează o bobină de curent continuu în care este introdus un CRT. Calitatea focalizării magnetice este mai mare (dimensiunea spotului mai mică, distorsiunea mai mică), dar focalizarea magnetică este voluminoasă și consumă continuu energie.

Deflexia fasciculului magnetic, realizată de două perechi de bobine cu curenți, este utilizată pe scară largă (în tuburile de imagine). Într-un câmp magnetic, un electron este deviat de-a lungul razei unui cerc, iar unghiul de deviere poate fi semnificativ mai mare decât într-un CRT cu deflexie electrostatică. Cu toate acestea, performanța sistemului de deviere magnetică este scăzută datorită inerției bobinelor purtătoare de curent. Prin urmare, în tuburile oscilografice, se utilizează exclusiv deviația electrostatică a fasciculului deoarece are o inerție mai mică.

Ecranul este cea mai importantă parte a unui CRT. Ca electroluminofori Se folosesc diferiți compuși anorganici și amestecurile acestora, de exemplu, sulfuri de zinc și zinc-cadmiu, silicat de zinc, tungstate de calciu și cadmiu etc. cu amestecuri de activatori (cupru, mangan, bismut etc.). Principalii parametri ai fosforului: culoarea strălucirii, luminozitatea, intensitatea luminii spot, eficiența luminoasă, strălucirea. Culoarea strălucirii este determinată de compoziția fosforului. Strălucirea luminiscenței fosforului în cd/m2

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

unde dn/dt este fluxul de electroni pe secundă, adică curentul fasciculului, A;

U 0 - potenţial de strălucire fosfor, V;

U – tensiunea de accelerare a celui de-al doilea anod, V;

Intensitatea luminii spotului este proporțională cu luminozitatea. Eficiența luminoasă este raportul dintre intensitatea luminoasă a spotului și puterea fasciculului în cd/W.

Amurg– acesta este timpul în care luminozitatea spotului după oprirea fasciculului scade la 1% din valoarea inițială. Există fosfori cu luminozitate foarte scurtă (mai puțin de 10 μs), scurtă (de la 10 μs la 10 ms), medie (de la 10 la 100 ms), lungă (de la 0,1 la 16 s) și foarte lungă (mai mult de 16 s). amurg. Alegerea valorii de luminozitate este determinată de domeniul de aplicare al CRT. Pentru cinescoape, se folosesc fosfori cu luminozitate scăzută, deoarece imaginea de pe ecranul kinescopului se schimbă constant. Pentru tuburile de osciloscop se folosesc fosfori cu persistenta medie spre foarte lunga, in functie de gama de frecventa a semnalelor ce urmeaza a fi afisate.

O problemă importantă care necesită o analiză mai detaliată este potențialul ecranului CRT. Când un electron lovește ecranul, acesta încarcă ecranul cu un potențial negativ. Fiecare electron reîncarcă ecranul, iar potențialul său devine din ce în ce mai negativ, astfel încât apare foarte repede un câmp de frânare, iar mișcarea electronilor către ecran se oprește. În CRT-urile reale acest lucru nu se întâmplă, deoarece fiecare electron care lovește ecranul scoate electroni secundari din acesta, adică are loc emisia de electroni secundari. Electronii secundari transportă o sarcină negativă de pe ecran, iar pentru a le îndepărta din spațiul din fața ecranului, pereții interiori ai CRT sunt acoperiți cu un strat conductiv pe bază de carbon, conectat electric la un al doilea anod. Pentru ca acest mecanism să funcționeze, factorul de emisie secundar, adică raportul dintre numărul de electroni secundari și numărul celor primari trebuie să depășească unu. Totuși, pentru fosfor, coeficientul de emisie secundară Kve depinde de tensiunea la al doilea anod U a. Un exemplu de astfel de dependență este prezentat în Fig. 16, din care rezultă că potențialul ecranului nu trebuie să depășească valoarea

U a max , altfel luminozitatea imaginii nu va crește, ci va scădea. In functie de materialul fosfor, tensiunea U a max = 5...35 kV. Pentru a crește potențialul limitator, interiorul ecranului este acoperit cu o peliculă subțire de metal (de obicei aluminiu, permeabil la electroni). aluminizat ecran) conectat electric la al doilea anod. În acest caz, potențialul ecranului este determinat nu de coeficientul de emisie secundară al fosforului, ci de tensiunea la al doilea anod. Acest lucru vă permite să utilizați o tensiune mai mare a celui de-al doilea anod și să obțineți o luminozitate mai mare a ecranului. Strălucirea strălucirii crește și datorită reflectării luminii emise în tub din filmul de aluminiu. Acesta din urmă este transparent doar la electronii suficient de rapizi, astfel încât tensiunea celui de-al doilea anod trebuie să depășească 7...10 kV.

Durata de viață a tuburilor cu raze catodice este limitată nu numai de pierderea emisiei din catod, ca și în cazul altor dispozitive de vid, ci și de distrugerea fosforului de pe ecran. În primul rând, puterea fasciculului de electroni este utilizată extrem de ineficient. Nu mai mult de două procente din el se transformă în lumină, în timp ce mai mult de 98% doar încălzește fosforul și are loc distrugerea acestuia, ceea ce se exprimă prin faptul că eficiența luminoasă a ecranului scade treptat. Burnout-ul are loc mai rapid cu o creștere a puterii fluxului de electroni, cu o scădere a tensiunii de accelerare și, de asemenea, mai intens în locurile în care fasciculul cade mai mult timp. Un alt factor care reduce durata de viață a unui tub catodic este bombardarea ecranului de către ionii negativi generați din atomii acoperirii cu oxid catodic. Accelerați de câmpul de accelerare, acești ioni se deplasează spre ecran, trecând prin sistemul de deviere. În tuburile de deviere electrostatică, ionii sunt deviați la fel de eficient ca și electronii, astfel încât ei lovesc diferite zone ale ecranului mai mult sau mai puțin uniform. În tuburile cu deflexie magnetică, ionii sunt deviați mai slab datorită masei lor de multe ori mai mari decât electronii și cad în principal în partea centrală a ecranului, formând în timp o așa-numită „pătă ionică” care se întunecă treptat pe ecran. Tuburile cu ecran aluminiu sunt mult mai puțin sensibile la bombardarea ionică, deoarece filmul de aluminiu blochează calea ionilor către fosfor.

Cele mai utilizate două tipuri de tuburi catodice sunt: oscilograficŞi kinescoape. Tuburile osciloscopului sunt proiectate pentru a afișa o varietate de procese reprezentate de semnale electrice. Au deflexie electrostatică a fasciculului deoarece permite osciloscopului să afișeze semnale de frecvență mai mare. Focalizarea fasciculului este, de asemenea, electrostatică. De obicei, osciloscopul este utilizat în modul de baleiaj periodic: pe plăcile abaterii orizontale de la generator intern măturați, o tensiune cu dinți de ferăstrău este furnizată cu o frecvență constantă ( tensiune de baleiere), o tensiune amplificată a semnalului studiat se aplică plăcilor verticale de deviație. Dacă semnalul este periodic și frecvența sa este de un număr întreg de ori mai mare decât frecvența de baleiaj, pe ecran apare un grafic staționar al semnalului în timp ( oscilogramă). Tuburile de osciloscop moderne au un design mai complex decât cel prezentat în Fig. 15, au Mai mult se folosesc si electrozi fascicul dublu CRT-uri oscilografice, care au un set dublu de electrozi cu un singur ecran comun și vă permit să afișați două semnale diferite în mod sincron.

CRT-urile sunt CRT-uri cu marca de luminozitate, adică cu controlul luminozității fasciculului prin modificarea potențialului modulatorului; sunt folosite în televizoare de uz casnic și industriale, precum și monitoare calculatoare pentru a converti un semnal electric într-o imagine bidimensională pe un ecran. CRT-urile diferă de CRT-urile oscilografice dimensiuni mari ecran, natura imaginii ( semitonuri pe întreaga suprafață a ecranului), utilizarea deviației magnetice a fasciculului de-a lungul a două coordonate, o dimensiune relativ mică a spotului luminos, cerințe stricte pentru stabilitatea dimensiunii spotului și liniaritatea scanărilor. Cele mai avansate sunt tuburile de imagine color pentru monitoarele de calculator pe care le au rezoluție înaltă(până la 2000 de linii), distorsiuni raster geometrice minime, redare corectă a culorilor. ÎN timpuri diferite Cinescoapele au fost produse cu o dimensiune a ecranului în diagonală de la 6 la 90 cm Lungimea cinescopului de-a lungul axei sale este de obicei puțin mai mică decât dimensiunea diagonalei, unghiul maxim de deviere a fasciculului este de 110...116 0. Interiorul unui ecran cu tub de imagine color este acoperit cu multe puncte sau dungi înguste de fosfor de diferite compoziții, care transformă fasciculul electric într-una dintre cele trei culori primare: roșu, verde, albastru. Un tub de imagine color are trei tunuri de electroni, câte unul pentru fiecare culoare primară. Când sunt scanate pe ecran, razele se mișcă în paralel și luminează zonele adiacente ale fosforului. Curenții fasciculului sunt diferiți și depind de culoarea elementului de imagine rezultat. Pe lângă tuburile de imagine pentru observarea directă, există tuburi de imagine de proiecție care au dimensiuni mici luminozitatea ridicată a imaginii de pe ecran. Această imagine luminoasă este apoi proiectată optic pe un ecran plat alb, creând o imagine mare.

Din 1902, Boris Lvovich Rosing lucrează cu tubul lui Brown. La 25 iulie 1907 a depus o cerere pentru inventia „Metoda transmisie electrică imagini la distanță.” Fasciculul a fost scanat în tub de câmpuri magnetice, iar semnalul a fost modulat (schimbarea luminozității) folosind un condensator, care ar putea devia fasciculul pe verticală, modificând astfel numărul de electroni care trec pe ecran prin diafragmă. La 9 mai 1911, la o reuniune a Societății Tehnice Ruse, Rosing a demonstrat transmiterea de imagini de televiziune simple forme geometriceși primirea lor cu redare pe un ecran CRT.

La începutul și mijlocul secolului al XX-lea, Vladimir Zvorykin, Allen Dumont și alții au jucat un rol semnificativ în dezvoltarea CRT-urilor.

Clasificare

Conform metodei de deviere a fasciculului de electroni, toate CRT-urile sunt împărțite în două grupe: cu deviație electromagnetică (CRT-uri indicator și tuburi de imagine) și cu deviație electrostatică (CRT-uri oscilografice și o parte foarte mică de CRT-uri indicator).

Pe baza capacității lor de a stoca o imagine înregistrată, CRT-urile sunt împărțite în tuburi fără memorie și tuburi cu memorie (indicator și osciloscop), al căror design include elemente speciale de memorie (unități) cu ajutorul cărora poate fi reprodusă o imagine odată înregistrată. de multe ori.

Pe baza culorii ecranului, CRT-urile sunt împărțite în monocrom și multicolor. Monocrom poate avea culoare diferită strălucire: alb, verde, albastru, roșu și altele. Cele multicolore sunt împărțite conform principiului de acțiune în două culori și trei culori. CRT-uri cu indicator în două culori, culoarea strălucirii ecranului se schimbă fie prin comutarea tensiunii înalte, fie prin modificarea densității de curent a fasciculului de electroni. Trei culori (pe baza culorilor primare) - tuburi de imagine color, strălucirea multicoloră a ecranului este asigurată de modele speciale ale sistemului electron-optic, mască de separare a culorilor și ecran.

CRT-urile oscilografice sunt împărțite în tuburi cu frecvență joasă și cu microunde. În desenele acestuia din urmă, suficient sistem complex deflexiuni ale fasciculului de electroni.

Tuburile de imagine sunt împărțite în televiziune, monitor și proiecție (utilizate la videoproiectoarele). Cinescoapele de monitorizare au o înălțime mai mică a măștii decât cele de televiziune, iar cinescoapele de proiecție au luminozitate crescută a ecranului. Sunt monocrome și au culorile ecranului roșu, verde și albastru.

Proiectare și principiu de funcționare

Principii generale

Dispozitiv cinescop alb-negru

Într-un cilindru 9 se creează un vid profund - mai întâi aerul este pompat, apoi toate părțile metalice ale cinescopului sunt încălzite de un inductor pentru a elibera gazele absorbite, se folosește un getter pentru a absorbi treptat aerul rămas;

Pentru a crea un fascicul de electroni 2 , se folosește un dispozitiv numit tun cu electroni. Catod 8 , încălzit prin filament 5 , emite electroni. Pentru a crește emisia de electroni, catodul este acoperit cu o substanță care are o funcție de lucru scăzută (cei mai mari producători de CRT folosesc propriile tehnologii brevetate pentru aceasta). Prin schimbarea tensiunii de pe electrodul de control ( modulator) 12 puteți modifica intensitatea fasciculului de electroni și, în consecință, luminozitatea imaginii (există și modele cu control catod). În plus față de electrodul de control, pistolul CRT-urilor moderne conține un electrod de focalizare (până în 1961, tuburile de imagine domestice foloseau focalizarea electromagnetică folosind o bobină de focalizare 3 cu miez 11 ), conceput pentru a focaliza un punct de pe ecranul kinescopului într-un punct, un electrod de accelerare pentru accelerarea suplimentară a electronilor în interiorul pistolului și anodului. După părăsirea pistolului, electronii sunt accelerați de anod 14 , care este o acoperire metalizată suprafata interioara conul cinescopului conectat la electrodul pistolului cu același nume. În tuburile de imagine color cu un ecran electrostatic intern, acesta este conectat la anod. Într-un număr de tuburi de imagine ale modelelor timpurii, cum ar fi 43LK3B, conul era realizat din metal și reprezenta anodul însuși. Tensiunea la anod variază de la 7 la 30 kilovolți. Într-un număr de CRT-uri oscilografice de dimensiuni mici, anodul este doar unul dintre electrozii tunului cu electroni și este alimentat cu tensiuni de până la câteva sute de volți.

Grinda trece apoi prin sistemul de deviere 1 , care poate schimba direcția fasciculului (figura prezintă un sistem de deviere magnetică). CRT-urile de televiziune folosesc un sistem de deviere magnetic, deoarece oferă unghiuri mari de deviere. CRT-urile oscilografice folosesc un sistem de deviere electrostatic, deoarece oferă performanțe mai mari.

Fasciculul de electroni lovește ecranul 10 , acoperit cu fosfor 4 . Bombardat de electroni, fosforul strălucește și un punct de mișcare rapidă de luminozitate variabilă creează o imagine pe ecran.

Fosforul capătă o sarcină negativă de la electroni și începe emisia secundară - fosforul însuși începe să emită electroni. Ca rezultat, întregul tub capătă o sarcină negativă. Pentru a preveni acest lucru, pe întreaga suprafață a tubului există un strat de aquadag, un amestec conductor pe bază de grafit, conectat la anod ( 6 ).

Kinescopul este conectat prin cabluri 13 si priza de inalta tensiune 7 .

La televizoarele alb-negru, compoziția fosforului este selectată astfel încât să strălucească într-o culoare gri neutră. În terminalele video, radare etc., fosforul este adesea făcut galben sau verde pentru a reduce oboseala ochilor.

Unghiul fasciculului

Unghiul de deviere al fasciculului CRT este unghiul maxim dintre două poziții posibile ale fasciculului de electroni din interiorul becului la care un punct luminos este încă vizibil pe ecran. Raportul dintre diagonala (diametrul) ecranului și lungimea CRT depinde de unghi. Pentru CRT-urile oscilografice, este de obicei până la 40°, ceea ce se datorează necesității de a crește sensibilitatea fasciculului la efectele plăcilor de deviere și de a asigura liniaritatea caracteristicilor de deviație. Pentru primele tuburi de imagine de televiziune sovietice cu ecran rotund, unghiul de deviere a fost de 50 ° pentru tuburile de imagine alb-negru ale versiunilor ulterioare, a crescut la 110 °; tuburi de imagine a fost 43LK9B). Pentru tuburile de imagine color interne este de 90°.

Pe măsură ce unghiul de deviere a fasciculului crește, dimensiunile și greutatea kinescopului scad, totuși:

• Puterea consumată de nodurile de scanare crește. Pentru a rezolva această problemă, a fost redus diametrul gâtului kinescopului, ceea ce a necesitat totuși o modificare a designului tunului cu electroni.
• cerințele pentru precizia de fabricație și asamblare a sistemului de deviere sunt în creștere, ceea ce a fost realizat prin asamblarea kinescopului cu sistemul de deviere într-un singur modul și asamblarea acestuia în fabrică.
• numărul este în creștere elementele necesare geometrie raster și setări de informații.

Toate acestea au dus la faptul că în unele zone încă se mai folosesc tuburi de imagine de 70 de grade. De asemenea, un unghi de 70° continuă să fie utilizat în tuburile de imagine alb-negru de dimensiuni mici (de exemplu, 16LK1B), unde lungimea nu joacă un rol atât de important.

Capcană de ioni

Deoarece este imposibil să se creeze un vid perfect în interiorul CRT, unele molecule de aer rămân în interior. Când se ciocnesc cu electronii, aceștia formează ioni, care, având o masă de multe ori mai mare decât masa electronilor, practic nu se abate, ardând treptat fosforul din centrul ecranului și formând un așa-numit punct ionic. Pentru a combate acest lucru, până la mijlocul anilor 1960, s-a folosit principiul „capcanei cu ioni”: axa tunului cu electroni era situată la un anumit unghi față de axa kinescopului, iar un magnet reglabil situat în exterior a furnizat un câmp care rotea fluxul de electroni spre axă. Ioni masivi, mișcându-se rectiliniu, au căzut în capcana însăși.

Cu toate acestea, această construcție a forțat o creștere a diametrului gâtului kinescopului, ceea ce a condus la o creștere a puterii necesare în bobinele sistemului de deviere.

La începutul anilor 1960 a fost dezvoltat mod nou protecția fosforului: aluminarea ecranului, în plus, a dublat luminozitatea maximă a kinescopului și a fost eliminată necesitatea unei capcane de ioni.

Întârziere în alimentarea cu tensiune la anod sau modulator

Într-un televizor, a cărui scanare orizontală se face cu lămpi, tensiunea la anodul kinescopului apare numai după ce lampa de scanare orizontală de ieșire și dioda amortizor s-au încălzit. Până în acest moment, căldura kinescopului s-a încălzit deja.

Introducerea circuitelor complet semiconductoare în unitățile de scanare orizontale a dat naștere problemei uzurii accelerate a catozilor kinoscopului datorită alimentării cu tensiune a anodului cinescopului simultan cu pornirea. Pentru a combate acest fenomen, au fost dezvoltate unități de amatori care asigură o întârziere în alimentarea cu tensiune a anodului sau modulatorului kinescopului. Este interesant că în unele dintre ele, în ciuda faptului că sunt destinate instalării în televizoare cu semiconductori, un tub radio este folosit ca element de întârziere. Mai târziu au început să fie produse televizoare producție industrială, în care o astfel de întârziere este prevăzută inițial.

Scanează

Pentru a crea o imagine pe ecran, un fascicul de electroni trebuie să treacă constant pe ecran la o frecvență înaltă - de cel puțin 25 de ori pe secundă. Acest proces se numește mătura. Există mai multe moduri de a scana o imagine.

Scanare raster

Fasciculul de electroni traversează întregul ecran în rânduri. Există două opțiuni:

• 1-2-3-4-5-… (scanare intercalată);
• 1-3-5-7-…, apoi 2-4-6-8-… (întrețes).

Scanare vectorială

Fasciculul de electroni trece de-a lungul liniilor imaginii. Scanarea vectorială a fost folosită în consola de jocuri Vectrex.

Scanați pe ecranul radarului

În cazul utilizării ecranului de vizualizare complet, așa-numitul. typetron, fasciculul de electroni trece de-a lungul razelor ecranului (ecranul are forma unui cerc). Informațiile de serviciu în cele mai multe cazuri (numere, litere, semne topografice) sunt difuzate suplimentar printr-o matrice de semne (situată într-un tun cu fascicul de electroni).

Tuburi de imagine color

Dispozitiv cinescop color. 1 - Tunuri cu electroni. 2 - Raze de electroni. 3 - Bobina de focalizare. 4 - Bobine de deviere. 5 - Anod. 6 - O mască, datorită căreia fascicul roșu lovește fosforul roșu etc. 7 - Granulele de fosfor roșii, verzi și albastre. 8 - Masca si boabe de fosfor (marite).

Un cinescop color diferă de unul alb-negru prin faptul că are trei pistoale - „roșu”, „verde” și „albastru” ( 1 ). În consecință, pe ecran 7 trei tipuri de fosfor sunt aplicate într-o anumită ordine - roșu, verde și albastru ( 8 ).

În funcție de tipul de mască folosit, pistoalele din gâtul kinescopului sunt situate în formă de deltă (în colțurile unui triunghi echilateral) sau plane (pe aceeași linie). Unii electrozi cu același nume de la diferite tunuri de electroni sunt conectați prin conductori în interiorul cinescopului. Aceștia sunt electrozi de accelerare, electrozi de focalizare, încălzitoare (conectate în paralel) și, adesea, modulatori. Această măsură este necesară pentru a salva numărul de ieșiri ale kinescopului, datorită dimensiunilor limitate ale gâtului său.

Doar fasciculul de la pistolul roșu lovește fosforul roșu, doar fasciculul de la pistolul verde îl lovește pe cel verde etc. Acest lucru se realizează prin instalarea unei rețele metalice între pistoale și ecran, numită masca (6 ). În tuburile de imagine moderne, masca este realizată din invar, un tip de oțel cu un coeficient mic de dilatare termică.

Tipuri de măști

Există două tipuri de măști:

Nu există un lider clar printre aceste măști: cea din umbră oferă calitate superioară linii, deschiderea dă culori mai saturate și randament ridicat. Slit combină avantajele umbrei și deschiderii, dar este predispusă la moire.

Cum elemente mai mici fosfor, cu atât calitatea imaginii pe care o poate produce tubul este mai mare. Un indicator al calității imaginii este pas de masca.

• Pentru un grătar de umbră, pasul măștii este distanța dintre cele mai apropiate două găuri de mască (în consecință, distanța dintre cele două elemente fosforice cele mai apropiate de aceeași culoare).
• Pentru grilajele cu deschidere și fante, pasul măștii este definit ca distanța orizontală dintre fantele măștii (respectiv, distanța orizontală dintre benzile verticale de fosfor de aceeași culoare).

În monitoarele CRT moderne, pasul măștii este de 0,25 mm. Tuburile de imagine de televiziune, care vizualizează imaginile de la o distanță mai mare, folosesc pași de aproximativ 0,8 mm.

Convergența razelor

Deoarece raza de curbură a ecranului este mult mai mare decât distanța de la acesta la sistemul electro-optic până la infinit în tuburile de imagine plate și fără utilizarea unor măsuri speciale, punctul de intersecție a razelor unui tub de imagine color se află la o distanță constantă de tunurile cu electroni, este necesar să ne asigurăm că acest punct este situat exact la suprafața măștii de umbră, altfel va apărea o nealiniere a celor trei componente de culoare ale imaginii, crescând de la centrul ecranului la marginile. Pentru a preveni acest lucru, fasciculele de electroni trebuie să fie corect polarizate. În tuburile de imagine cu un aranjament de pistoale în formă de deltă, acest lucru se realizează printr-un sistem electromagnetic special, controlat separat de un dispozitiv, care la televizoarele vechi era plasat într-un bloc separat - blocul de amestecare - pentru ajustări periodice. În tuburile de imagine cu un aranjament plan al pistoalelor, reglarea se face cu ajutorul magneților speciali aflați pe gâtul tubului de imagine. De-a lungul timpului, în special pentru tuburile de imagine cu un aranjament în formă de deltă de tunuri de electroni, convergența este perturbată și necesită o ajustare suplimentară. Majoritatea companiilor de reparații de computere oferă un serviciu de reconvergență a monitorului.

Demagnetizarea

Necesar în tuburile de imagine color pentru a elimina magnetizarea reziduală sau aleatorie a măștii de umbră și a ecranului electrostatic care afectează calitatea imaginii.

Demagnetizarea are loc datorită apariției în așa-numita buclă de demagnetizare - o bobină flexibilă în formă de inel diametru mare, situat pe suprafața kinescopului - un impuls al unui câmp magnetic amortizat care variază rapid. Pentru a vă asigura că acest curent scade treptat după pornirea televizorului, se folosesc termistori. Multe monitoare, pe lângă termistori, conțin un releu care, la finalizarea procesului de demagnetizare a kinescopului, oprește alimentarea acestui circuit, astfel încât termistorul să se răcească. După aceasta, puteți folosi o cheie specială sau, mai des, o comandă specială din meniul monitorului, pentru a declanșa acest releu și pentru a efectua o demagnetizare repetată în orice moment, fără a opri și a porni alimentarea monitorului.

Trinescop

Un triscop este un design format din trei tuburi de imagine alb-negru, filtre de lumină și oglinzi translucide (sau oglinzi dicroice care combină funcțiile oglinzilor și filtrelor translucide), utilizate pentru a obține o imagine color.

Aplicație

CRT-urile sunt utilizate în sistemele de formare a imaginilor raster: diverse tipuri de televizoare, monitoare, sisteme video.

CRT-urile oscilografice sunt utilizate cel mai des în sistemele de afișare a dependențelor funcționale: osciloscoape, wobuloscoape, de asemenea, ca dispozitiv de afișare la stațiile radar, în dispozitive cu destinație specială; în anii sovietici au fost folosite şi ca ajutoare vizuale atunci când studiem proiectarea dispozitivelor cu fascicul de electroni în general.

CRT-urile de imprimare a caracterelor sunt utilizate în diverse echipamente speciale.

Desemnare și marcare

Desemnarea CRT-urilor interne constă din patru elemente:

• Primul element: un număr care indică diagonala dreptunghiului sau diametrul ecranului rotund în centimetri;
• Al doilea element: două litere care indică faptul că CRT aparține unui anumit tip de design. LC - kinescop, LM - tub cu deflexie electromagnetică a fasciculului, LO - tub cu deflexie electrostatică a fasciculului, LN - tuburi cu memorie (indicator și oscilografic);
• Al treilea element: un număr care indică numărul de model al unui tub dat cu o diagonală dată, în timp ce pentru tuburile de osciloscop din gama de microunde, numerotarea începe cu numărul 101;
• Al patrulea element: o literă care indică culoarea strălucirii ecranului. C - colorat, B - strălucire albă, I - strălucire verde, B - strălucire galben-verde, C - strălucire portocalie, P - strălucire roșie, A - strălucire albastră. X - desemneaza un exemplar care are parametrii de iluminare mai slabi in comparatie cu prototipul.

În cazuri speciale, la denumire poate fi adăugat un al cincilea element, care conține informații suplimentare.

Exemplu: 50LK2B - kinescop alb-negru cu diagonala ecranului de 50 cm, al doilea model, 3LO1I - tub osciloscop cu diametrul ecranului verde de 3 cm, primul model.

Efecte asupra sănătății

Radiația electromagnetică

Această radiație este creată nu de cinescopul în sine, ci de sistemul de deviere. Tuburile cu deflexie electrostatică, în special osciloscoapele, nu o emit.

În tuburile de imagine monitor, pentru a suprima această radiație, sistemul de deviere este adesea acoperit cu cupe de ferită. Tuburile de imagine televizoare nu necesită o astfel de ecranare, deoarece privitorul stă de obicei la o distanță mult mai mare de televizor decât de monitor.

Radiații ionizante

Prezent în tuburi de imagine radiatii ionizante doua tipuri.

Primul dintre acestea este fasciculul de electroni în sine, care este în esență un flux de particule beta cu energie scăzută (25 keV). Această radiație nu scapă în exterior și nu reprezintă un pericol pentru utilizator.

A doua este radiația de raze X bremsstrahlung, care apare atunci când ecranul este bombardat cu electroni. Pentru a reduce emisia acestei radiații la niveluri complet sigure, sticla este dopată cu plumb (vezi mai jos). Cu toate acestea, în cazul unei defecțiuni a televizorului sau a monitorului, care duce la o creștere semnificativă a tensiunii anodului, nivelul acestei radiații poate crește la valori vizibile. Pentru a preveni astfel de situații, unitățile de scanare a liniilor sunt echipate cu unități de protecție.

În televizoarele color interne și străine produse înainte de mijlocul anilor 1970, pot fi găsite surse suplimentare de radiație cu raze X - triode de stabilizare conectate în paralel cu cinescopul și utilizate pentru a stabiliza tensiunea anodului și, prin urmare, dimensiunea imaginii. Televizoarele Raduga-5 și Rubin-401-1 folosesc triode 6S20S, iar primele modele ULPTsT folosesc GP-5. Deoarece sticla recipientului unei astfel de triode este mult mai subțire decât cea a unui kinoscop și nu este dopată cu plumb, este o sursă de radiații cu raze X mult mai intensă decât cinescopul în sine, așa că este plasat într-un oțel special. ecran. În modelele ulterioare de televizoare ULPTST, se folosesc alte metode de stabilizare a tensiunii înalte, iar această sursă de radiație cu raze X este exclusă.

Pâlpâi

Monitor Mitsubishi Diamond Pro 750SB (1024x768, 100 Hz), filmat la viteza obturatorului de 1/1000 s. Luminozitatea este artificial ridicată; arată luminozitatea reală a imaginii în puncte diferite ecran.

Fasciculul unui monitor CRT, formând o imagine pe ecran, face ca particulele de fosfor să strălucească. Înainte de a se forma următorul cadru, aceste particule au timp să iasă, astfel încât să puteți observa „pâlpâirea ecranului”. Cu cât este mai mare rata de cadre, cu atât pâlpâirea este mai puțin vizibilă. Frecvența scăzută duce la oboseală oculară și dăunează sănătății.

Pentru majoritatea televizoarelor bazate pe un tub catodic, 25 de cadre se schimbă în fiecare secundă, ceea ce, ținând cont de scanarea întrețesată, este de 50 de câmpuri (jumătate de cadre) pe secundă (Hz). În modelele moderne de televizoare, această frecvență este crescută artificial la 100 de herți. Când lucrați în spatele unui monitor, pâlpâirea este simțită mai puternic, deoarece distanța de la ochi la kinescop este mult mai mică decât atunci când vă uitați la televizor. Rata minimă de reîmprospătare recomandată a monitorului este de 85 hertzi. Modelele timpurii de monitoare nu permit lucrul cu o frecvență de scanare mai mare de 70-75 Hz. Pâlpâirea unui CRT poate fi observată în mod clar cu vederea periferică.

Imagine neclară

Imaginea de pe un tub catodic este neclară în comparație cu alte tipuri de ecrane. Imaginile neclare sunt considerate a fi unul dintre factorii care contribuie la oboseala ochilor utilizatorului. Pe de altă parte, atunci când utilizați monitoare de înaltă calitate, estomparea nu are un impact puternic asupra sănătății umane, iar efectul de estompare în sine vă permite să evitați utilizarea netezirii fontului ecranului pe monitor, care se reflectă în calitatea imaginii. percepția nu există distorsiuni de font inerente monitoarelor LCD.

Înaltă tensiune

Un CRT folosește tensiune înaltă pentru a funcționa. Tensiunea reziduală de sute de volți, dacă nu sunt luate măsuri, poate rămâne pe CRT-uri și circuite de cablare timp de săptămâni. Prin urmare, la circuite se adaugă rezistențe de descărcare, ceea ce face televizorul complet sigur în câteva minute după oprire.

Contrar credinței populare, tensiunea anodului unui CRT nu poate ucide o persoană din cauza puterii scăzute a convertorului de tensiune - va exista doar o lovitură vizibilă. Cu toate acestea, poate fi, de asemenea, fatal dacă o persoană are defecte cardiace. De asemenea, poate provoca vătămări, inclusiv moartea, indirect, atunci când o persoană își retrage mâna și atinge alte circuite ale televizorului și monitorului care conțin tensiuni extrem de periculoase pentru viața - care sunt prezente la toate modelele de televizoare și monitoare care folosesc CRT-uri, precum și inclusiv leziuni pur mecanice asociate cu o cădere bruscă necontrolată cauzată de un spasm electric.

Substante toxice

Orice dispozitiv electronic (inclusiv CRT) conține substanțe dăunătoare sănătății și mediu. Printre acestea: compuși de bariu în catozi, fosfori.

CRT-urile folosite sunt considerate deșeuri periculoase în majoritatea țărilor și trebuie reciclate sau aruncate în gropi de gunoi separate.

Explozie CRT

Deoarece există un vid în interiorul CRT, din cauza presiunii aerului, doar ecranul unui monitor de 17 inchi plasează o sarcină de aproximativ 800 kg - greutatea unui minicar. Datorită designului, presiunea pe ecran și conul CRT este pozitivă, iar presiunea pe partea laterală a ecranului este negativă, provocând pericol de explozie. Când lucrați cu modele timpurii de tuburi de imagine, reglementările de siguranță impuneau utilizarea mănușilor de protecție, a unei măști și a ochelarilor de protecție. A fost instalat un ecran de protecție din sticlă în fața ecranului kinescop de pe televizor, iar la margini a fost instalată o mască de protecție metalică.

Din a doua jumătate a anilor 1960, partea periculoasă a tubului de imagine a fost acoperită cu un bandaj metalic special antiexploziv, realizat sub forma unei structuri ștanțate integral din metal sau înfășurat în mai multe straturi de bandă. Un astfel de bandaj elimină posibilitatea unei explozii spontane. Unele modele de tuburi de imagine au folosit în plus o folie de protecție pentru a acoperi ecranul.

În ciuda utilizării sistemelor de protecție, nu este exclus ca oamenii să fie răniți de schije atunci când un kinescop este spart în mod deliberat. În acest sens, la distrugerea acestuia din urmă, pentru siguranță, extensia este mai întâi spartă - un tub de sticlă tehnologic la capătul gâtului sub o bază de plastic, prin care aerul este pompat în timpul producției.

CRT-urile de dimensiuni mici și tuburile de imagine cu un diametru sau o diagonală a ecranului de până la 15 cm nu reprezintă un pericol și nu sunt echipate cu dispozitive antiexplozive.

Alte tipuri de dispozitive cu fascicul de electroni

Pe lângă kinescop, dispozitivele cu raze catodice includ:

• Quantoscop (cinescop cu laser), un tip de kinescop, al cărui ecran este o matrice de lasere semiconductoare pompate de un fascicul de electroni. Cuantoscoapele sunt folosite în proiectoarele de imagini.
• Tub cu raze catodice care imprimă semne.
• Tuburile cu raze catodice indicatoare sunt utilizate în indicatoarele radar.
• Tub cu raze catodice de depozitare.
  • Graphecon
• Tubul de televiziune de transmisie convertește imaginile luminoase în semnale electrice.
• Un monoscop este un tub catodic transmisor care convertește o singură imagine realizată direct pe fotocatod într-un semnal electric. Folosit pentru a transmite imagini ale unui tabel de testare de televiziune (de exemplu, TIT-0249).
• Kadroscope este un tub catodic cu o imagine vizibilă, conceput pentru reglarea unităților de scanare și focalizarea fasciculului în echipamente care utilizează tuburi catodice fără imagine vizibilă (grafconi, monoscoape, potențialescoape). Framescope are o pinout și dimensiuni de referință similare cu tubul cu raze catodice utilizat în echipament. Mai mult, CRT-ul principal și framescope sunt selectate în funcție de parametri cu o precizie foarte mare și sunt furnizate doar ca set. La instalare, în locul tubului principal este conectat un framescope.

Vezi de asemenea

Note

Literatură

• D. Brilliantov, F. Ignatov, V. Vodychko. Cinescop color cu un singur fascicul - cromoscop 25LK1TS. Radio nr. 9, 1976. P. 32, 33.

Legături

• S. V. Novakovsky. 90 de ani de televiziune electronică // Electrosvyaz nr. 6, 1997
• P. Sokolov. Monitoare // iXBT, 1999
• Mary Bellis. Istoria tubului catodic // Despre:Inventori
• Evgheni Kozlovsky. Un vechi prieten e mai bine "Computerra" Nr. 692, 27 iunie 2007
• Mukhin I. A. Cum să alegeți un monitor CRT Piața de afaceri a calculatoarelor nr. 49(286), noiembrie-decembrie 2004. P. 366-371

Fosforii sunt aplicați pe ecranul unui tub catodic sub formă de puncte minuscule, iar aceste puncte sunt colectate în grupuri de trei; în fiecare trei, sau triadă, există un punct roșu, unul albastru și unul verde. În figură v-am arătat mai multe astfel de triade. În total, există aproximativ 500 de mii de triade pe ecranul tubului. Imaginea pe care o vedeți la televizor este formată în întregime din puncte luminoase. Acolo unde detaliile imaginii sunt mai ușoare, mai mulți electroni lovesc punctele și strălucesc mai puternic. În consecință, mai puțini electroni cad în zonele întunecate ale imaginii. Dacă există un detaliu alb într-o imagine color, atunci peste tot în acel detaliu toate cele trei puncte din fiecare triadă strălucesc cu aceeași luminozitate. Dimpotrivă, dacă există un detaliu roșu într-o imagine color, atunci peste tot în acest detaliu doar punctele roșii ale fiecărei triade strălucesc, iar punctele verzi și albastre nu strălucesc deloc.

Înțelegi ce înseamnă să creezi imagine color pe ecranul televizorului? Aceasta înseamnă, în primul rând, să forțezi electronii să cadă în locurile potrivite, adică în acele puncte de fosfor care ar trebui să strălucească, și să nu cadă în alte locuri, adică în acele puncte care nu ar trebui să strălucească. În al doilea rând, electronii trebuie să ajungă în locurile potrivite la momentul potrivit. La urma urmei, imaginea de pe ecran se schimbă constant și, unde la un moment dat, de exemplu, a existat o pată portocalie strălucitoare, un moment mai târziu ar trebui să apară o pată violet închis. În cele din urmă, în al treilea rând, numărul potrivit de electroni trebuie să cadă în locul potrivit și la momentul potrivit. Mai mult - acolo unde strălucirea ar trebui să fie mai strălucitoare și mai puțin - acolo unde strălucirea este mai întunecată.

Deoarece pe ecran există aproape un milion și jumătate de puncte de fosfor, sarcina la prima vedere pare extrem de dificilă. De fapt - nimic complicat. În primul rând, un tub catodic nu are unul, ci trei catozi încălziți separati. Exact la fel ca într-un tub cu vid obișnuit. Fiecare catod emite electroni și creează un nor de electroni în jurul lui. Lângă fiecare catod există o grilă și un anod. Numărul de electroni care trec prin rețea către anod depinde de tensiunea pe rețea. Până acum totul se întâmplă ca într-o lampă obișnuită cu trei electrozi - triodă.

Care este diferența? Anodul de aici nu este solid, ci cu o gaură în centru. Prin urmare, majoritatea electronilor care se deplasează de la catod la anod nu sunt reținuți la anod - ei zboară prin gaură sub forma unui fascicul rotund. Structura, constând dintr-un catod, grilă și anod, se numește tun de electroni. Pistolul, așa cum spune, trage un fascicul de electroni, iar numărul de electroni din fascicul depinde de tensiunea de pe rețea.

Țintă tunurile cu electroni astfel încât fasciculul emis de primul tun lovește întotdeauna doar punctele roșii ale triadelor, fasciculul de la al doilea tun lovește doar punctele verzi, iar fasciculul de la al treilea tun lovește doar punctele albastre. În acest fel, se rezolvă una dintre cele trei probleme ale creării unei imagini color. Prin aplicarea tensiunilor necesare pe grilele fiecăruia dintre cele trei pistoale, sunt setate intensitățile necesare de lumină roșie, verde și albastră și, prin urmare, asigură colorarea dorită pentru fiecare detaliu al imaginii.