CAPITULO II: CARACTERIZACIÓN Y MODELADO ELÉCTRICO DE
II.2 OBTENCIÓN DEL CIRCUITO ELÉCTRICO EQUIVALENTE DE DISPOSITIVOS
II.2.1. b Diseño de Formas de Onda para la Medida de Impedancia en Dispositivos
(s
) Numero de muestras por década1
10 100
Velocidad en la Medida de Impedancia
Figura II-13. Características del analizador Solartron 1260
II.2.1.b Diseño de Formas de Onda para la Medida de Impedancia en Dispositivos AFLC y V-Shape
El grupo de Cristales Líquidos de la Universidad Politécnica de Madrid, dirigido por el profesor José Manuel Otón, ha definido una serie de ondas para controlar los niveles de transmisión en dispositivos AFLC y V-Shape [II-20, II-21]. En este trabajo se han probado algunas de estas formas de onda, adaptadas a los tiempos necesarios para la realización de la medida de impedancia. La forma de onda más sencilla es de tipo excitación periódica, como la de la figura II-14, compuesta por pulsos de selección con diferentes niveles de tensión, según el nivel de transmisión que se quiera seleccionar, compensada en DC y con un tramo intermedio de reset (cero voltios) para borrar la información del pulso de selección anterior.
Figura II-14. Forma de onda básica con borrado por relajación para obtener niveles de transmisión estables en dispositivos AFLC y V-shape (a) y sus efectos en la transmisión del dispositivo (b)
Esta forma de onda se ha probado en el laboratorio, teniendo en cuenta los tiempos necesarios para realizar las medidas con el analizador de impedancias y los tiempos de
conmutación y de relajación del dispositivo de CL. En los dispositivos AFLC y V-shape el tiempo que tarda la transmisión en estabilizarse y volver al estado de relajación, es de algunas decenas de microsegundos. En cambio, el analizador SOLARTRON 1260, para tomar 55 medidas de impedancia en el rango de frecuencias seleccionado en este trabajo (entre 5Hz y 1MHz) para realizar la caracterización necesita 6 minutos, figura II-15.
Tiempo de relajación Tiempo de estabilización Tiempo de medida tiempo (s)
Figura II-15. Transmisión en dispositivos AFLC y V-shape aplicando la forma de onda básica con borrado por relajación
Utilizando esta forma de onda, se ha comprobado experimentalmente que la transmisión de los dispositivos no se mantiene constante debido a la larga duración del período de la señal. Para dar solución a este problema se prueba una nueva forma de onda sustituyendo el tiempo de reset por un pulso saturación y de signo contrario al del siguiente pulso de selección [II-20]. Obviamente, compensada en DC para evitar la acumulación de cargas en el dispositivo, figura II-16.
Figura II-16. Forma de onda con borrado por saturación para obtener niveles de transmisión estables en dispositivos AFLC y V-shape (a) y sus efectos en la transmisión del dispositivo (b)
El estado de partida es el estado saturado, que equivale al nivel más claro en la transmisión. La selección de la transmisión se consigue aplicando un pulso de polaridad inversa y con diferentes niveles de amplitud seleccionados por el usuario. En comparación con la forma de
onda anterior, el pulso de saturación hace que se retrase el tiempo de estabilización de la transmisión, aunque sigue siendo despreciable en comparación con la duración del tiempo de medida que necesita el analizador. Para calcular el periodo de la señal, figura II-17, se ha seguido un procedimiento parecido al utilizado en la forma de onda anterior. Hay que conocer: el tiempo que tarda la transmisión en saturarse, el tiempo que tarda la transmisión en estabilizarse (en el peor de los casos) y el tiempo que necesita el analizador en tomar las medidas de impedancia en un rango determinado de frecuencias.
Figura II-17. Transmisión en dispositivos AFLC y V-shape aplicando la forma de onda con borrado por saturación
Esta forma de onda se ha probado en el laboratorio y en este caso se han obtenido niveles de transmisión estables tanto en los dispositivos AFLC como V-shape. Para entender mejor como funciona la evolución de la transmisión óptica en funcionamiento dinámico se puede representar intuitivamente sobre la curva de respuesta electroóptica a baja frecuencia en el caso de los dispositivos AFLC, figura II-18.
Figura II-18. Forma de onda con borrado por saturación para obtener niveles de transmisión estables en dispositivos AFLC (a) y su relación con la evolución de la transmisión del dispositivo a baja frecuencia
Con el pulso de saturación negativo como estado de partida, nos desplazamos al nivel de transmisión máximo (nivel más claro) en el lóbulo negativo de la histéresis óptica (1). La selección del nivel de transmisión (2) se consigue aplicando un pulso de selección positivo. A continuación con el pulso de saturación positivo nos desplazamos al nivel de transmisión máximo en el lóbulo positivo (3) y con el nivel del pulso de selección negativo nos desplazamos al nivel de transmisión deseado en el lóbulo negativo (4). De esta forma se selecciona el nivel de transmisión desplazándonos por las ramas externas y relajando el material por las ramas internas del ciclo de histéresis. Por lo tanto, en el caso de los dispositivos con histéresis óptica, para obtener los valores de la impedancia en los niveles de transmisión de los dos lóbulos de la histéresis es necesario realizar medidas también con pulsos de saturación de la misma polaridad que el siguiente pulso de selección (ramas internas de la histéresis), figura II-19.
Figura II-19. Forma de onda con borrado por saturación para obtener niveles de transmisión estables en dispositivos AFLC en las ramas internas (a) y su relación con la evolución de la transmisión del
dispositivo a baja frecuencia (b)
Durante este trabajo se han ensayado otras de formas de onda, algunas de diseño propio y la mayoría propuestas por el Grupo de Cristales Líquidos de la Universidad Politécnica de Madrid [II-20, II-22, II-23], resultando la forma de onda de borrado por saturación que acaba de mencionarse la más adecuada para realizar las medidas de impedancia.
II.2.1.c Diseño de Formas de Onda Para la Medida de Impedancia en Dispositivos