Elektroluminesenssisäteilijät: laite ja toimintaperiaate, tyypit
Elektroluminesenssi kutsutaan luminesenssiksi, joka virittyy sähkökentän vaikutuksesta. Tämä ilmiö esiintyy puolijohteissa ja kiteisissä loisteaineissa - sellaisissa aineissa, joiden molekyylit tai atomit voivat mennä virittyneeseen tilaan, kun sähkövirta kulkee niiden läpi tai käytetyn sähkökentän vaikutuksesta.
Itse asiassa elektroluminesenssi johtuu reikien ja elektronien rekombinaatiosta puolijohteessa, jossa fotoneja emittoidaan - puolijohteen elektronit luopuvat siten energiastaan. Ennen kuin rekombinaatio alkaa, reiät ja elektronit erotetaan. Erotus saadaan aikaan joko korkeaenergisilla elektroneilla, jotka saadaan kiihdyttämällä voimakkaassa sähkökentässä (elektroluminesoivien paneelien kiteisissä loisteaineissa) tai aktivoimalla materiaali pn-liitoksen tuottamiseksi (kuten LED-valoissa). käytetään elektroluminoforia.
Jauhepäästöt kehitettiin ensimmäisen kerran vuonna 1952.Ne ovat monikerroksisia rakennelmia, joiden pohjassa on muovi- tai lasisubstraattilevy.
Levylle levitetään peräkkäin seuraavaa: johtava läpinäkyvä elektrodi, joka on valmistettu metallioksideista (SnO2, InO2, CdO), sitten 25-100 μm elektroluminoforikerros, sitten suojaava dielektrinen kerros (SiO, SiO2 tai lakka), sitten läpinäkymätön metallielektrodi. Fosfori on sinkkisulfidia tai sinkkiselenidia, joka aktivoituu kirkkaaksi mangaanin, kuparin tai muiden alkuaineiden epäpuhtauksien vaikutuksesta.
Sinkkisulfidipolykiteet (helmet) on konjugoitu toisiinsa orgaanisilla hartseilla, joilla on korkea dielektrisyysvakio. Siksi elektroluminesenssijauhe tarvitsee toimiakseen vaihtojännitteen, jonka taajuus on 400 - 1400 Hz ja herätejännite 90 - 140 volttia.
Filmi elektroluminesenssisäteilijät, toisin kuin jauhe, sisältävät elektrodien välissä monikiteisen elektroluminesenssiloistekalvon, jonka paksuus on noin 0,2 μm ja joka saadaan lämpöhaihduttamalla ja tyhjiöpinnoituksella.
Tällaisessa elektroluminoforissa ei ole dielektristä, joten kalvosäteilijät toimivat vakiojännitteellä ja niiden käyttöjännitetaso on pienempi kuin jauhemaisten - vain 20 - 30 volttia. Valon ja kirkkauden lisäämiseksi sekä värin muuttamiseksi kalvon loisteaine aktivoidaan harvinaisten maametallien fluoridimateriaaleilla.
Kolmikerroksinen filmilähetin luotiin vuonna 1974. Se sisältää kaksi eristekalvoa (Y2O3 ja Si3N4), joilla on korkea dielektrisyysvakio.
Elektroluminesoivien emitterien ominaisparametrit ovat: tehollinen kirkkaus, kirkkauden ominaisuus, kirkkauden taajuusmuutos, tehollisen kirkkauden riippuvuus emittoidun valon taajuudesta ja spektristä.
Jauheemitterien tehollinen kirkkaus määräytyy tietyllä taajuudella ja vaihtovirtasyöttöjännitteen arvolla, joka vastaa virrantiheyttä.
Kirkkausominaisuus heijastaa kirkkauden jänniteriippuvuutta; matriisinäytöt, joissa on suuri kontrasti, on rakennettu emitterien perusteella, joilla on erittäin epälineaarinen ominaisuus.
Filmisäteilijät tarjoavat suuremman kontrastin ja tarkkuuden kuin jauhesäteilijät Luminanssin moninkertaiset muutokset – itse asiassa – luminanssiominaiskäyrän jyrkkyys, kun syöttöjännite kaksinkertaistuu; jauheessa se saavuttaa 25, kalvossa - 1000. Spektri, itse asiassa - väri, määräytyy loisteaineeseen lisätyillä aktivaattoreilla.
Elektroluminesoivien emitterien haittoja ovat suuret parametrien vaihtelut. Lisäksi kirkkaus pienenee niiden käytön aikana jopa 3 kertaa 4000 tunnissa. Mutta tämä koskee ensimmäisiä suuria hiukkasia sisältäviä elektroluminoforeja.
Uusimpien nykyaikaisten elektroluminoforien hiukkaskoot ovat 12-18 nm, joiden kanssa kirkkaus kasvaa 300 cd:iin ja kirkkauden pienenemistä 20% ensimmäisen 40 käyttötunnin aikana säätelevät virtalähteen parametrit (taajuus ja viritysjännite) , ja käyttöikä tällä tavalla saavuttaa 12000 tuntia...
Erilaiset läpinäkymättömien elektrodien mallit mahdollistavat erilaisten aakkosten, symbolisten ja numeeristen tietojen näyttämisen käyttämällä elektroluminesoivia emittereitä tämän pohjalta. erityiset matriisinäytöt.
Elektroluminoivat paneelit ovat saatavana ohuina kalvoina epäorgaanisista tai orgaanisista materiaaleista. Kiteisten loisteaineiden hehkun väri riippuu aktivoivasta epäpuhtaudesta.Pohjimmiltaan tällainen paneeli on litteä kondensaattori, jota syötetään 60 - 600 voltin jännitteellä, joka saadaan sisäänrakennetusta jännitteenmuuntimesta.
Elektroluminesoivina materiaaleina käytetään: III-V InP, GaAs, GaN (LED:issä), hopealla tai kuparilla aktivoitua sinkkisulfidia jauheena (antaa sinivihreän hehkun) ja keltaoranssin hehkun saamiseksi sinkkiä. käyttää mangaanin aktivoimaa sesulfidia.
Elektroluminesenssinäyttö (ELD) — erityinen näyttö, joka on muodostettu kerroksesta elektroluminoivaa materiaalia, joka koostuu erityisesti käsitellyistä loisteaine- tai GaAs-kiteistä kahden johdinkerroksen välissä (ohuen alumiinielektrodin ja läpinäkyvän elektrodin välissä). Kun johtoihin syötetään vaihtojännite, elektroluminoiva materiaali alkaa hehkua.
Paneelit, näytöt, johdot jne. — käytetään laajasti kulutuselektroniikassa ja valaistuksessa elektroluminesenssivalaisimet… Ne toimivat LCD-näyttöjen, eri laitteiden vaakojen, näppäimistöjen taustavalossa ja niitä käytetään myös maisemien ja arkkitehtonisten rakenteiden koristeellisessa suunnittelussa.
Grafiikka elektroluminesoivista näytöistä, syntetisoivia merkkejä, joille on ominaista korkea kuvanlaatu, hyvä kontrasti, korkea virkistystaajuus ja huono herkkyys lämpötilalle. Näiden ominaisuuksien ansiosta niitä käytetään sotilas-, lääketieteen ja muilla aloilla.