Elektroluminiscentni emiteri: uređaj i princip rada, vrste

Elektroluminiscencija nazvana luminiscencija, pobuđena djelovanjem električnog polja. Taj se fenomen događa u poluvodičima i kristalnom fosforu — u takvim tvarima čije molekule ili atomi mogu prijeći u pobuđeno stanje kada kroz njih prolazi električna struja ili pod djelovanjem primijenjenog električnog polja.

U stvari, elektroluminiscencija je rezultat rekombinacije šupljina i elektrona u poluvodiču, pri čemu se emitiraju fotoni — elektroni poluvodiča na taj način odustaju od svoje energije. Prije nego započne rekombinacija, šupljine i elektroni se odvajaju. Razdvajanje se postiže ili visokoenergetskim elektronima dobivenim ubrzavanjem u jakom električnom polju (u kristalnim fosforima elektroluminescentnih ploča), ili aktiviranjem materijala za stvaranje pn spoja (kao u LED diodama). U elektroluminiscentnim emiterima, elektroluminiscencija koristi se elektroluminofor.

Emiteri praha prvi su put razvijeni 1952.Oni su višeslojna struktura, u čijoj se bazi nalazi plastična ili staklena podloga-ploča.

Na ploču se redom nanosi: vodljiva prozirna elektroda od metalnih oksida (SnO2, InO2, CdO), zatim sloj elektroluminofora od 25-100 μm, zatim zaštitni dielektrični sloj (SiO, SiO2 ili lak), zatim neprozirna metalna elektroda . Fosfor je cinkov sulfid ili cinkov selenid koji se aktivira do svjetline nečistoćama mangana, bakra ili drugih elemenata.

Polikristali (kuglice) cinkovog sulfida međusobno su konjugirani organskim smolama s visokom dielektričnom konstantom. Stoga, za rad, praškasti elektroluminiscentni emiter zahtijeva izmjenični napon frekvencije od 400 do 1400 Hz s pobudnim naponom od 90 do 140 volti.

Filmski elektroluminiscentni emiteri, za razliku od praha, sadrže između elektroda polikristalni film elektroluminiscentnog fosfora debljine oko 0,2 μm, koji se dobiva toplinskim isparavanjem i taloženjem u vakuumu.

U takvom elektroluminoforu nema dielektrika, stoga filmski emiteri rade na konstantnom naponu, a razina radnog napona im je niža od one u prahu - samo od 20 do 30 volti. Za povećanje svjetlosti i svjetline, kao i za promjenu boje, fosfor filma se aktivira materijalima fluorida rijetke zemlje.

Troslojni film emiter je stvoren 1974. godine. Sadrži dva izolacijska filma (Y2O3 i Si3N4) s visokom dielektričnom konstantom.

Karakteristični parametri elektroluminiscentnih emitera su: efektivna svjetlina, karakteristika svjetline, frekvencijska promjena svjetline, ovisnost efektivne svjetline o frekvenciji i spektru emitirane svjetlosti.

Efektivna svjetlina praškastih emitera određena je pri određenoj frekvenciji i vrijednosti napona napajanja izmjenične struje koja odgovara gustoći struje.

Karakteristika svjetline odražava ovisnost svjetline o naponu; matrični zasloni s visokim kontrastom izgrađeni su na temelju emitera s vrlo nelinearnom karakteristikom.

Filmski emiteri daju veći kontrast i rezoluciju od praškastih emitera. Višestruke promjene osvjetljenja—zapravo—strmost karakteristike osvjetljenja kada se napon napajanja udvostruči; u prahu doseže 25, u filmu - 1000. Spektar, zapravo - boja, određena je aktivatorima dodanim fosforu.

Nedostaci elektroluminescentnih emitera uključuju velike varijacije u parametrima. Osim toga, svjetlina tijekom njihovog rada smanjuje se do 3 puta u 4000 sati. Ali to se odnosi na prve elektroluminofore s velikim česticama.

Najnoviji moderni elektroluminofori imaju veličinu čestica od 12-18 nm, s njima se svjetlina povećava do 300 cd, a smanjenje svjetline za 20% tijekom prvih 40 sati rada regulirano je parametrima napajanja (frekvencija i pobudni napon) , a radni vijek na ovaj način doseže 12000 sati...

Različiti dizajni neprozirnih elektroda omogućuju postizanje različitih abecednih, simboličkih i numeričkih oblika prikaza informacija pomoću elektroluminiscentnih emitera koji se nadograđuju na ovaj posebni matrični zasloni.

Elektroluminiscentne ploče dostupni su kao tanki filmovi od anorganskih ili organskih materijala. Boja sjaja kristalnog fosfora ovisi o aktivirajućoj nečistoći.U osnovi, takva ploča je ravni kondenzator napajan naponom od 60 do 600 volti dobivenim iz ugrađenog pretvarača napona.

Kao elektroluminescentni materijali koriste se: III-V InP, GaAs, GaN (kod LED dioda), cinkov sulfid aktiviran srebrom ili bakrom u obliku praha (daje plavo-zeleni sjaj), a za dobivanje žuto-narančastog sjaja cink koristi se sulfid aktiviran manganom.

Elektroluminiscentni zaslon (ELD) — posebna vrsta zaslona stvorena slojem elektroluminiscentnog materijala koji se sastoji od posebno obrađenog fosfora ili kristala GaAs između dva sloja vodiča (između tanke aluminijske elektrode i prozirne elektrode). Kada se na žice dovede izmjenični napon, elektroluminiscentni materijal počinje svijetliti.

Ploče, zasloni, žice itd. — široko se koristi u potrošačkoj elektronici i rasvjeti elektroluminescentni iluminatori… Služe za pozadinsko osvjetljenje LCD zaslona, ​​ljestvica raznih uređaja, tipkovnica, a koriste se i za dekorativno oblikovanje krajolika i arhitektonskih objekata.

Grafika s elektroluminiscentnih zaslona, ​​sintetizira znakove, karakterizirana visokom kvalitetom slike, dobrim kontrastom, visokom stopom osvježenja i slabom osjetljivošću na temperaturu. Zbog ovih svojstava koriste se u vojnoj, medicinskoj i drugim industrijama.