по силе света и длине волны излучения различных сегментов в пределах кристалла индикатора. Тот факт, что в структурах СФАГ подложка GaAs непрозрачна для генерируемого сегментом красного излучения, обеспечивает хорошую оптическую развязку различных элементов кристалла.

Для изготовления кристаллов всех типов разработана базовая планарная технология, позволяющая получать с помощью локальной диффузии излучающие элементы произвольных формы и размеров. Электрическая схема монолитного индикатора представляет собой цепь излучающих диодов с общим катодом; при этом катодом слул<ит контакт к подложке GaAs, а анодами - контакты к диффузионным р-областям.

При проектировании и изготовлении кристалла монолитного индикатора учитываются геометрия излучающих элементов, контактов и диффузио.чного профиля распределения примесей, состояние поверхности; расположение излучающих элементов и корпусной оптики.

Начальным этапом проектирования монолитного индикатора является правильный выбор основных топологических размеров. Длина сегмента опрелеляется высотой знака; при этом ширина сегмента может изменяться в достаточно широких пределах. В работе {П2] была экспериментально исследована зависимость основного технико-экономического показателя - силы света - от ширины сегмента при его постоянной длине 1,2 мм. Результаты показывают, что с увеличением ширины сегмента от 20 до 200 мкм сила света возрастает, несмотря на уменьшение плотности тока, что может быть связано с уменьшением влияния безызлучательной рекомбинации на поверхности ОПЗ. В самом деле, относительный вклад излучательной рекомбинации возрастает пропорционально площади активной области (в рассматриваемом случае пропорционально ширине сегмента). В то же время вклад безызлучательной рекомбинации, пропорциональный эффективной площади ОПЗ, возрастает существенно слабее. В пользу указанного предположения свидетельствует также исследование влияния формы излучающего сегмента на силу света при неизменной его площади. Очевидно, что минимальный вклад безызлучательной рекомбинации реализуется в сегментах с минимальным периметром при фиксированной площади, что и было экспериментально подтверждено при сравнении сегментов квадратной (0,3X0,3 мм) и прямоугольной (0,1X1 мм) форм.

Принципиальное значение при конструировании кристалла монолитного индикатора имеет проектирование топологии верхнего контакта к р-области. Оптимальная конфигурация контакта выбирается с учетом различных конкурирующих факторов. С одной стороны, площадь контакта должна быть минимальна для обеспечения максимального вывода излучения из кристалла. В частности, предпочтительна гребенчатая конфигурация контакта (рис. 5.12). С другой стороны, для уменьшения контактного сопротив-124

Рис. 5.12. Кристалл монолитного цифрового индикатора:

J - излучающий элемент; 2 - контактная площадка

.ления, предотвращения локализации излучения непосредственно под контактом необходимо увеличить площадь контакта.

Влияние различных конфигураций гребенчатого контакта на характеристики излучающего монолитного кристалла исследовано в работе [112]. При выборе ширины контактирующего элемента (15... 20 мкм) учитывались технологические ограничения, связанные с возможным разбросом этого параметра. Было установлено, что условием оптимальности формы верхнего контакта является равенство промежутка между «зубьями» контакта и ширины сегмента. В зависимости от размера кристалла монолитного индикатора оптимальная ширина излучающего сегмента составляет 80... 120 мкм.

В настоящее время монолитные индикаторы выпускаются как в корпусном, так и бескорпусном исполнении. Бескорпусные монолитные индикаторы благодаря малым габаритам и энергопотреблению предназначаются для использования в гибридных устройствах, в частности в наручных часах. В этом случае кристалл приклеивается токопроводящим клеем к контактной площадке и методом термокомпрессии производится разводка выводов.

Использование линзовой оптики в корпусных вариантах конструкции монолитных индикаторов позволяет не только увеличить видимый размер знака, но и в 1,5... 3 раза увеличить силу света за счет сужения диаграммы направленности излучения. В настоящее время используются два основных конструкторско-технологи-ческих решения: с иммерсионными пластмассовыми линзами и с внешними линзами. В первом случае технологией герметизации предусматривается погружение кристалла индикатора в материал линзы; при этом оптическое увеличение определяется материалом линзы и радиусом ее сферической поверхности. Типичное значение увеличения линейных размеров знака в индикаторах типа АЛС311, АЛС328 - АЛСЗЗО составляет 1,3... 1,7 при возрастании силы света в 1,7... 2,5 раза и угле обзора ±20°.

Использован-ie второго варианта корпуса дает возможность оптимизировать взаимное расположение линзы и кристалла и тем самым увеличить коэффициент увеличения (до 2... 2,5 раз) линейных размеров кристалла и силу света (до 3... 5 раз) при угле обзора 20°. Следует отметить, что уменьшение угла обзора в монолитных индикаторах с корпусной оптикой вполне допустимо, поскольку особенности их применения в устройствах индивидуаль-

ного пользования предусматривают расстояние от глаз оператора 30... 50 см.

В заключение рассмотрим различные варианты корпусного исполнения монолитных индикаторов красного цвета свечения. Одноразрядные индикаторы в пластмассовом и стеклокерамическом корпусах (приборы типа АЛС314, АЛС339А) предназначены для универсального использования в портативных устройствах различных типов. Моктаж кристаллов индикатора АЛС314 осуществляется на рамочную конструкцию с планарным расположением выводов с последующей герметизацией красной пластмассой. Двухрядное расположение выводов (с шагом 2,5 мм) у индикаторов в стеклокерамическом корпусе позволяет использовать за счет уменьшения монтажного пространства групповые методы пайки на печатные платы.

Кристаллы многоразрядных монолитных индикаторов типа АЛС311, АЛС.328-АЛСЗЗО монтируются на рамочную конструкцию с последующей герметизацией пластмассой; при этом методом формовки над каждым кристаллом формируется линза. Двухрядное расположение выводов с шагом 2,5 мм при расстоянии между рядами 7,5 мм дает возмолшость монтировать приборы либо непосредственно в стандартные разъемы, либо на печатные платы с использованием групповых методов пайки. Конструкцией обеспечивается возможность набора индикаторов в строку без изменения шага между знаками.

Корпусная конструкция с внешними линзами реализуется в индикаторах типа АЛС318, представляющих собой кристальную сборку на плате с металлизированными отверстиями, расположенными с шагом 2,5 мм. Линзовая крышка крепится над платой и фиксируется таким образом, что над каждым кристаллом располагается линза.

Разводка кристаллов многоразрядных индикаторов осуществляется в соответствии с матричной схемой; при этом общие катоды каждого кристалла имеют отдельные выводы, а аноды одноименных элементов различных кристаллов объединены общей шиной. Указанная схема с общим числом выводов N+8 {N - число катодных выводов) допускает только мультиплексный режим питания прибора.

Аналогично гибридным индикатором зеленого цвета свечения в монолитных приборах зеленого цвета свечения также используются структуры на основе фосфида галлия [113]. При этом существенно отличный характер распространения светового излучения в GaP по сравнению с GaAso,6Po,4/GaAs не позволяет напрямую использовать технологию монолитного кристалла, разработанную для GaAso,6Po,4/GaAs. В настоящее время методами ЖФЭ и ГФЭ получены структуры GaP : N, которые могут быть использованы при разработке монолитных индикаторов зеленого цвета свечения. При использовании р-п-структур GaP : N, полученных методом ЖФЭ, электрическая локализация различных топологических элементов кристалла может осуществляться по меза-технологии. Не-