ком. Проводимостью мишени по ее поверхности в первом приближении можно пренебречь и представить мишень как мозаику из элементарных емкостей С,, зашунтированных сопротивлениями яэ (проводимость мишени). Емкость С, определяется площадью поперечного сечения коммутирующего пучка, площадью элемента Sj, толщиной полупроводникового слоя d и диэлектрической постоянной е материала полупроводника:

C,.e5,/(4.ti/). (4 14)

Сопротивление J?, элемента мншени определяется проводимостью о, полупроводникового слоя в рассматриваемом участке мишени:

/?,=J(3,5,). (4 15)

Оно зависит от освещенности £, рассматриваемого элемента изображения, так как ai = ((ei)- Для большинства полупроводников эта зависимость хорошо описывается соотношением

{4,16)

Рис 4,8, Эквнвялентнан схема светочувствительного слоя видикона

где О» -темновая проводимость; ct -коэффициент, определяющий чувствительность полупроводника к свету; \ -коэффициент, учитывающий нелинейную связь между проводимостью н освещенностью; для большинства полупроводников у<1.

При проецировании изображения на мишень различные ее участки имеют разное сопротивление: распределение осве-щенностей Е(х. у) в плоскости изображения преобразуется в распределение сопротивления Ji(x, у) в объеме полупроводника.

Мишень заряжается коммутирующим пучком. Заряд каждой емкости d осуществляется в течение времени коммутации рассматриваемого элемента {при стандартных параметрах разложения т=0,7-10~ с) до значения (Уп. так как в процессе заряда потенциал на правых обкладках конденсаторов становится близким потенциалу катода uf = 0 (<!< I, см, рис. 4 6), На эквивалентной схеме процедура коммутации представлена замыканием ключа переключателя S. В течение времени коммутации емкость Сэ заряжается током, обозначенным на рис. 4.8 буквой 3 (заряд), В течение остального времени (практически в течение времени кадра) емкость разряжается током, протекающим по пути, обозначенному буквой Р (разряд).

Скорость разряда определяется постоянной времени R.C, .-1 следовательно, как видно из соотношений (4.15) и (4,16), осве-111енностью рассматриваемого элемента мишени. Прн увеличении освещенности постоянная времени уменьшается и емкость С, за ьремя кадра разряжается быстрее. Таким образом, рельеф сопротивлений R(x, у) преобразуется в потенциальный рельеф 1)н(х, у). Процесс разряда каждого элемента мишени является процессом 1!акоплення. Чем быстрее разряжается емкость С,, тем больший гок заряда во время коммутации протекает по цепи 3, т. е. через лагрузочное сопротивление R». Именно этот ток и является выходным сигналом изображения. Как видно, в процессе заряда элемен-гов мишени потенциальный рельеф преобразуется в сигнал изображения. Элементу изображения с большей освещенностью соответствует меньшее значение R,, а следовательно, больший потенциал мишени и больший ток заряда (сигнала). При указанном на рис 4.8 направлении тока на выходе видикона формируется сигнал отрицательной полярности.

Для определения зависимости выходного сигнала видикона от освеш.екнос-тк - характеристики свет-сигнал (характеристики преобразования) - воспользуемся эквивалентной схемой рис. 4.8,

Рассмотрим динамику изменения потенциала t/„ отдельного элемента мишени, начиная с момента, когда переключатель 5 замыкается, потенциал t/„ = 0. После размыкания начинается разряд емкости Сэ через сопротивление Изменение потенциала V„ можно описать соотношением

t/«=f/.„(l-e-"<»)). (4,17)

Разряд (накопление) продолжается в течение времени кадра Гк и к моменту следующей коммутации, как видно из {4,17). для освещенного элемента

t/..= t/„[.~exp(-)], ,4.18)

для неосвещенного

t/.. = t/4.-exp( )]. (4.19)

где R.o и /?эт -сопротивления участков соответственно освещенного н неосвещенного элементов мишени.

Усреднение за время коммутации т значения сигналов на нагрузочном сопротивлении для освещенного и неосвещенного элементов соответственно составляет

i.,=CM.Jr, i,,= C,UJx. (4,20)

Полезный сигнал, определяемый как разность сигналов освещенного и неосвещенного элементов, как следует из (4,18) -(4.20)

Из соотношений (4.!4) -(4 16) следует, что /?эСэ=е/4ло = Б/[4л(от-1-а£э)]- С учетом этого для освещенного и неосвещенного (£л = 0) элементов выражение (4.21) принимает вид

(4.22)

6 8J0 £,«t

Рис 49 Характеристики

где А = 4лотСз7я/(ет), Аг=*1ла7к/е - коэффициенты, определяемые свойствами используемого полупроводника и параметрами

Для анализа зависимости (4.22) воспользуемся разложением второго слагаемого в степенной ряд и ограничимся двумя членами этого ряда:

i,k,.U,„E\, (4.23)

где fc,!=AiA2. Соотношение (4.23) связывает сигнал на выходе видикона с освещенностью. Такая зависимость часто называется характеристикой свет - сигнал и она хорошо описывает реальные характеристики видиконов. На рис. 4.9 в качестве примера приведены характеристики свет - сигнал видиконов ЛИ421 для режима максимальной чувствительности (кривая /), средней чувствительности (кривая 2) и - ЛИ426 (кривая 3). Видикон ЛИ426 является универсальным и используется как в вещательном, так и в прикладном телевидении. В этих приборах отклонение коммутирующего пучка электромагнитное, а фокусировка электростатическая; размер изображения на мишени 9,5X12,7 мм при диаметре колбы 26,7 мм; при освещенности на мишени 1 лк ток сигнала 0,1 мкА; разрешающая способность 600 лин. Остаточный сигнал (инерционность) через 40 мс 45%. Типовая спектральная характеристика видикона приведена на рис, 4,3 (кривая 4).

Инерционность видикона. Если освещенность элемента мишени изменяется, то сигнал на выходе передающей трубки соответственно также изменяется, но не сразу; в течение нескольких коммутаций он увеличивается, достигая установившегося значения (инерционность «нарастания»), или уменьшается (инерционность «спада»). Инерционность передающей трубки можно характеризовать кривой, соответствующей 11ар;1станию или спаду отгюситель-ной амплитуды сигнала.

Допущение об изменении потенциала 0„ элемента мншени в течение времени коммутации т до потенциала катода ([7„sk0) практически реализовать не удается. За время коммутации коммутирующий пучок должен приносить на мишень заряд, способный изменить ее потенциал от Омо до О, Если считать, что за время