ГЛАВА 10. ПЛАЗМЕННЫЕ ЭЛЕКТРОННЫЕ ПРИБОРЫ
10.1. ГАЗОРАЗРЯДНЫЕ ИСТОЧНИКИ СВЕТА
Газоразрядные источники света испускают нетепловое
оптическое излучение, возникающее в плазме газового разряда. Чаще всего используется
тлеющий разряд, излучение же может испускаться либо положительным столбом, либо
областью отрицательного свечения. Это излучение используется либо
непосредственно для освещения, либо для возбуждения люминофора, излучающего
затем в заданном диапазоне спектра.
Простейшими источниками света первого типа являются
сигнальные лампы и рекламные огни. Это стеклянные трубки различной длины с
железными электродами, наполненные газом под давлением 
. Под действием переменного напряжения 
на метр
длины в трубке возникает разряд. Цвет положительного столба определяется
составом газа. Например, неон светит красно-оранжевым светом, гелий – синим, пары
натрия – ярко жёлтым. Натриевые лампы обладают высокой светоотдачей, поэтому
они используются для освещения, хотя их свет неприятен для глаз.
В ртутно-кварцевых лампах используется газовый разряд
в парах ртути при давлении 
, что примерно в 15 раз выше
атмосферного. Они испускают фиолетовое и ультрафиолетовое излучение, поэтому
газоразрядные трубки делают из кварца, прозрачного для ультрафиолета.
Расстояние между электродами делается очень малым, вследствие чего яркость
такого источника света (световой поток с единицы площади) оказывается выше
яркости Солнца.
10.2. ГАЗОРАЗРЯДНЫЕ КОММУТАТОРЫ
10.3. ДИСПЛЕИ НА ОСНОВЕ ПЛАЗМЕННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
Плазменный дисплей (ПД) изобретён в
1964 году Дональдом Битцером и Джином Слотоу (Donald L. Bitzer, H. Gene Slottow) из
Иллинойского университета, США. Но
в течение тридцати лет ПД не могли конкурировать с ЭЛТ. Только в
10.3.1. ПЛОСКИЕ ПЛАЗМЕННЫЕ ДИСПЛЕИ
Плоский
плазменный дисплей представляет собой двумерный массив элементов или
субэлементов изображения, каждый из которых есть газоразрядный источник
излучения. Создание нескольких миллионов
независимо управляемых газоразрядных источников излучения – нетривиальная
задача. Решена она следующим образом (рис.10.1).
Рис. 10.1. Ячейка
плазменной панели с планарным разрядом
На внутренние поверхности двух параллельных стеклянных
пластин, разделённых промежутком 
, наносятся массивы из нескольких сотен или тысяч параллельных электродов. На одной
из пластин, называемой фронтальной, электроды располагаются горизонтально. На
другой, называемой тыльной, они расположены вертикально. Горизонтальные
электроды задают строки кадра. Число их равно числу строк 
или вдвое больше его. Вертикальные электроды соответствуют
столбцам кадра. Число их в цветном дисплее в 
раз больше числа строк (
и 
– длина и ширина пластины). Электроды разделены
диэлектрическими барьерами,делящими панель на ячейки. После герметизации по
периметру пластин ячейки заполняются газом или смесью газов под давлением 400 -500 Торр. Используются 
и 
смеси.
Пересечения
строковых и столбиковых электродов задают элементы или субэлементы изображения.
В монохромных дисплеях изучает непосредственно газ в
элементе изображения. В цветных дисплеях излучают люминофоры, нанесённые на дно
и боковые поверхности ячеек и возбуждаемые фиолетовым и ультрафиолетовым
излучением газового разряда. Три
соседних субэлемента строки, излучающие
синий, красный и зелёный свет, образуют
элемент изображения.
Разряд в субэлементе происходит между парой поддерживающих электродов, к которым прикладывается импульс постоянного или переменного
напряжения. В панелях постоянного разряда электроды непосредственно
контактируют с газом, а поддерживающими электродами являются горизонтальный на
фронтальной пластине и вертикальный на тыльной пластине. Элемент изображения
суть микрогазоразрядная лампочка. В панелях переменного разряда электроды защищены
от бомбардировки ионами двойным диэлектрическим слоем из стекла и оксида магния
. Оксид магнии, обладая
высоким коэффициентом вторичной электронной эмиссии, предотвращает накопление
заряда на диэлектрике и его пробой. Пара поддерживающих электродов располагается на фронтальной
пластине. Зажигается разряд импульсом напряжения, подаваемым на вертикальный
электрод, который в этом случае называется адресным.
Излучение люминофора выводится через фронтальную пластину, поэтому
поддерживающие электроды образуются из оксидов индия или олова, прозрачных для видимого
оптического излучения. В настоящее время практически все производители
плазменных дисплеев отдают предпочтение панелям переменного разряда (AC PDP).
Управление элементами
изображения в дисплеях этого типа осуществляется
следующим образом.
К поддерживающим электродам X и Y прикладываются
меандровые напряжения 
и 
, создающие разность
потенциалов, несколько меньшую напряжения зажигания разряда 
(рис. 10.2а,б). Для зажигания разряда на
адресный электрод Z
подаётся импульс напряжения такой величины, чтобы разность потенциалов
между ним и одним из поддерживающих электродов превзошла (рис. 10.2в). Зажжённый разряд горит в течение
времени 
(несколько десятков наносекунд),
после чего гасит сам себя вследствие накопления поверхностных зарядов
электронов и ионов на диэлектрике над электродами X и Y (рис. 10.2г). Эти поверхностные заряды в течение
первого полупериода меандра нейтрализуют поддерживающее поле, созданное напряжением
. Но во втором полупериоде их
поле усиливает поддерживающее поле, так что суммарное поле оказывается способным
зажечь новый поверхностный разряд. Новый разряд также горит в течение времени , а затем гаснет вследствие
образования поверхностного заряда противоположной полярности. Далее процесс
повторяется каждый полупериод меандра. Поверхностный заряд стирается , а
разряды прекращаются, с помощью импульса напряжения соответствующей полярности,
подаваемого на адресный электрод.
Рис. 10.2. Управление плазменной панелью с помощью ИКМ
Описанный способ управления субэлементом изображения
называется импульсно-кодовой модуляцией
(ИКМ). При ИКМ каждый элемент изображения мерцает дважды за период меандра T. Но глаз
не различает мерцаний яркости источника, если их частота 
больше 
. Он фиксирует лишь среднюю
яркость 
, которая пропорциональна
длительности свечения разряда ,
где
- истинная яркость разряда. Таким образом, изменяя частоту поддерживающего напряжения,
можно управлять яркостью субэлемента изображения. В современных панелях
переменного разряда частота поддерживающего напряжения изменяется ступенчато посредством
восьмикратного деления пополам максимального значения 
. Таким образом, каждый
субэлемент изображения может принимать 
градаций яркости.
10.3.2. ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ ДИСПЛЕИ С
ПЛАЗМЕННОЙ АДРЕСАЦИЕЙ