Funkcionális eszközök, kijelzők, megjelenítők BME Villamosmérnöki és Informatikai Kar Elektronikus Eszközök Tanszéke Mizsei János 2004 május BME Villamosmérnöki.

Az előadások a következő témára: "Funkcionális eszközök, kijelzők, megjelenítők BME Villamosmérnöki és Informatikai Kar Elektronikus Eszközök Tanszéke Mizsei János 2004 május BME Villamosmérnöki."— Előadás másolata:

1 Funkcionális eszközök, kijelzők, megjelenítők BME Villamosmérnöki és Informatikai Kar Elektronikus Eszközök Tanszéke Mizsei János 2004 május BME Villamosmérnöki és Informatikai Kar Elektronikus Eszközök Tanszéke Mizsei János 2004 május Segédanyag a Villamosmérnöki Szak Elektronika I. tárgyához Belső használatra! Segédanyag a Villamosmérnöki Szak Elektronika I. tárgyához Belső használatra!

2 Töltéscsatolt eszközök (CCD) Pozitív feszültségimpulzus: nem egyensúlyi mély kiürített réteg kialakulása. Metallurgiai átmenet helyett térindukált átmenetek

3 Töltéscsatolt eszközök (CCD) Töltéstovábbítás egyik gate alól a másik alá: CCD képfelvevő,memória.

4 Több pn átmentes eszközök IC: általában több pn átmenet egymás közelében! n + p n p + U U I U

5 U U I U Generáció a kiürített rétegben, lavina hatás (sokszorozódás) a kiürített rétegben, injekció az n+ és p+ rétegekből: az U feszültség leesik, a tirisztor bekapcsol.

6 n + p n p + U U U A Tirisztor bekapcsolási folyamata vezérelhető is az n + p, vagy az np + nyitóirányú előfeszítésével I IGIG I G nő

7 Parazita bekapcsolási folyamat CMOS áramkörökön is létrejöhet (latch-up, “lecsap”), kapacitív úton is (elszigetelt vezetéken fellépő feszültségimpulzus hatására).

8 Kijelzők, megjelenítők Az információ feldolgozás eredményének láthatóvá (érzékelhetővé) tétele: nyomtatással (tintasugaras nyomtató, lézernyomtató), optikai kijelzéssel (elektromos jel ---> optikai jel), akusztikus kijelzéssel (elektromos jel ---> mechanikai jel)

9 izzókatód szabályozó rács elektronoptikai lencse vízszintes eltérítés függőleges eltérítés Katódsugárcső (CRT) Felépítése fénypor A katódsugárcsõben vákuumban mozgó elektronok jelenítik meg a kívánt képet.

10 Elektron ágyú: ahhoz, hogy az elektronok egy szilárd testből kilépjenek, le kell küzdeniük egy kb. 1-3eV nagyságú anyagfüggõ energiagátat (kilépési munka). Ezért a katódot közvetett úton (izzószállal) kb. 900°C-ra fűtik, a katód homlokfelületét pedig kis kilépési munkájú anyaggal vonják be, pl. BaO. A gyorsítófeszültség kb. 10..30kV, a sugáráram 10  μA nagyságrendű. izzókatód szabályozó rács elektronoptikai lencse Elektronoptikai lencsék: a kilépő elektronsugár fókuszálását végzik Intenzitás szabályozás: egy negatív feszültségû elektróda feszültségének változtatásával az elektronsugár intenzitása szabályozható

11 Vertikális és horizontális eltérítő rendszer: az elektronsugár pozicionálásához függőleges eltérítés fénypor Vízszintes eltérítés sztatikus eltérítés (pl. oszcilloszkópban): az elektronsugár egy kondenzátor lemezei között halad át, így az eltérítés a kondenzátor feszültségével vezérelhetõ, de csak kis eltérítési szöget lehet elérni mágneses eltérítés : a sugár mozgásirányára merõleges mágneses mezővel, a Lorentz erő körpályára kényszeríti az elektronokat. Az eltérítés szöge 90..13  a képcső belső felületén az elektronok energiáját fényporok alakítják át fénnyé.

12 SZÍNES KÉPCSÖVEK A színes képcsövekben 3 elektronágyú van. Egy megfelelő, ún. árnyékmaszkkal érik el azt, hogy az egyes színekhez tartozó elektronsugár csak a megfelelő színű képpontot találja el. A különböző színű képpontok elrendezése lehet háromszög (delta elrendezés) vagy egyenes vonal (inline elrendezés). Két ilyen színponthármas távolsága adja a maximális elérhetõ felbontást. (ún. dot pitch) Adott pontméretre a delta elrendezés nagyobb felbontású, ezért monitorokban inkább ezt alkalmazzák, míg az inline elrendezést fõleg TV készülékekben használják. deltainline

13 A képet úgy állítják elő, hogy a képernyőt soronként pásztázzák végig és a képpontok intenzitását úgy vezérlik, hogy a kívánt képtartalom adódjon. A fénypor utánvilágító hatása és szem tehetetlensége miatt ez teljes kép érzetet kelt, ehhez kb. 25-100Hz képfrissítési frekvencia szükséges. Interlace technika: a gyorsabb képfrissítés illetve a sávszélesség csökkentése érdekében a képet 2 félképre bontják, egy frissítési ciklusban egyszerre vagy a páros, vagy a páratlan sorokat rajzolják ki. (TV)

14 LCD KIJELZŐK A folyadékkristályok szerves anyagok, amelyeknek van egy átmeneti fázisuk a folyékony és a szilárd halmazállapot között.Pálcika alakú molekulákból állnak, amelyek rendezett, ún. szmektikus állapotban vannak és optikai hatást hoznak létre (megváltoztatják az áthaladó fény polarizációját) Kijelzés céljára egy üveglapokkal határolt, 10..20 μm vastagságú folyadékkristály- réteget alkalmaznak. Mindkét üveglap polarizáló bevonattal van ellátva úgy, hogy a két polarizáló réteg egymásra merőleges irányú. Az üveglapokon helyezik el az átlátszó (pl. SnO 2 ) fémbõl készült elektródákat. Ha nincs az elektródák között térerősség, a folyadékkristály az áthaladó fény polarizációját 9  -al elforgatja. Így a fény keresztüljut a második polárszűrőn is. Térerősség hatására a folyadékkristály molekulái az elektromos erõtér irányába rendezõdnek. Az áthaladó fény polarizációját nem változtatják meg, így az adott szegmens fekete marad. ~ polárszűrő

15 Passzív LCD Passzív kijelzőkben átlátszó, párhuzamos vezetékekbõl alakítanak ki mátrixot úgy, hogy a hátlapon és az előlapon futó vezetékek egymásra merőlegesek. A vezérlés szintén a CRT-hez hasonlóan a pásztázáson alapul, egyszerre 1 sort jelenítenek meg általában. Mivel egy pont a teljes képfrissítési időnek csak egy részében van bekapcsolva, ezért a kontraszt kicsi.

16 Aktív LCD aktív LCD kijelzõkben minden kijelzõ pixelhez tartozik egy tranzisztor, egy az elő és hátlap fémezésből kialakított kondenzátor. A tranzisztornak átlátszónak kell lennie, ezért ún. vékonyréteg tranzisztorokat alkalmaznak (TFT) A tranzisztor kapcsolóként viselkedik, és tölti, vagy kisüti a kapacitást. A kapacitás feszültségétől függően kapcsol be vagy ki a pixel. FET LC FET LC FET LC FET LC FET LC FET LC FET LC FET LC FET LC Aktív mátrixos kijelzõkkel nagyobb kontrasztot lehet elérni, mivel egy képpont bekapcsolási ideje közel azonos a képfrissítési idõvel. A tranzisztor megfelelõ vezérlésével árnyalatos kép is kialakítható. Színes LCD kijelzőkhöz színmaszkokra és háromszoros integrációra van szükség.

17 Plazma display A kijelző minden képpontja egy-egy gázkisülési cső. Az egyes csövek mátrixba vannak rendezve, egymástól függetlenül be és kikapcsolhatók. Nagyméretű kijelzők, pl. 50" képátmérõ, 1280 x 1024 felbontás is megvalósítható.

18 Fényemittáló diódák (LED) h =W g

19 Fényemittáló diódák Hatásfok: 30% (izzólámpák: 3-5%) Élettartam: végtelen (izzólámpák: n x 1000 óra) Spektrum: vonalas (izzólámpák: folytonos, hőmérsékleti sugárzás) Ár: egyelőre még magas. Alkalmazás: kijelzők, indikátorok, méréstechnika (laser), világítástechnika