Elektroluminiscences izstarotāji: ierīce un darbības princips, veidi
Elektroluminiscence sauc par luminiscenci, ko ierosina elektriskā lauka darbība. Šī parādība rodas pusvadītājos un kristāliskajos fosforos — tādās vielās, kuru molekulas vai atomi spēj nonākt ierosinātā stāvoklī, kad caur tiem iet elektriskā strāva vai pielietota elektriskā lauka iedarbībā.
Faktiski elektroluminiscence rodas caurumu un elektronu rekombinācijas rezultātā pusvadītājā, kurā tiek izstaroti fotoni - pusvadītāja elektroni tādējādi atsakās no savas enerģijas. Pirms rekombinācijas sākuma tiek atdalīti caurumi un elektroni. Atdalīšana tiek panākta vai nu ar augstas enerģijas elektroniem, ko iegūst, paātrinot spēcīgā elektriskā laukā (elektroluminiscējošu paneļu kristāliskajos fosforos), vai arī aktivizējot materiālu, lai radītu pn savienojumu (kā LED). tiek izmantots elektroluminofors.
Pulvera izstarotāji Pirmo reizi tika izstrādāti 1952.Tās ir daudzslāņu struktūra, kuras pamatnē ir plastmasas vai stikla substrāta-plāksne.
Uz plāksnes secīgi tiek uzklāts: vadošs caurspīdīgs elektrods, kas izgatavots no metāla oksīdiem (SnO2, InO2, CdO), tad 25-100 μm elektroluminofora slānis, tad aizsargājošs dielektriskais slānis (SiO, SiO2 vai laka), tad necaurspīdīgs metāla elektrods. Fosfors ir cinka sulfīds vai cinka selenīds, ko līdz spilgtumam aktivizē mangāna, vara vai citu elementu piemaisījumi.
Cinka sulfīda polikristāli (krelles) ir konjugēti viens ar otru ar organiskiem sveķiem ar augstu dielektrisko konstanti. Tāpēc pulvera elektroluminiscējošā emitētāja darbībai ir nepieciešams maiņspriegums ar frekvenci no 400 līdz 1400 Hz ar ierosmes spriegumu no 90 līdz 140 voltiem.
Plēves elektroluminiscējošie izstarotāji, atšķirībā no pulvera, starp elektrodiem satur polikristālisku elektroluminiscējošā fosfora plēvi ar biezumu aptuveni 0,2 μm, ko iegūst termiskās iztvaicēšanas un vakuuma pārklāšanas rezultātā.
Šādā elektroluminoforā nav dielektriķa, tāpēc plēves emitētāji strādā pie nemainīga sprieguma, un to darba sprieguma līmenis ir mazāks nekā pulverveida - tikai no 20 līdz 30 voltiem. Lai palielinātu gaismu un spilgtumu, kā arī mainītu krāsu, filmas luminofors tiek aktivizēts ar retzemju fluora materiāliem.
Trīsslāņu plēves emitētājs tika izveidots 1974. gadā. Tajā ir divas izolācijas plēves (Y2O3 un Si3N4) ar augstu dielektrisko konstanti.
Elektroluminiscences izstarotāju raksturīgie parametri ir: efektīvais spilgtums, spilgtumam raksturīgais, spilgtuma frekvences maiņa, efektīvā spilgtuma atkarība no izstarotās gaismas frekvences un spektra.
Pulvera izstarotāju efektīvo spilgtumu nosaka pie noteiktas frekvences un maiņstrāvas barošanas sprieguma vērtības, kas atbilst strāvas blīvumam.
Spilgtuma raksturlielums atspoguļo spilgtuma atkarību no sprieguma; matricas ekrāni ar augstu kontrastu ir veidoti, pamatojoties uz emitētājiem ar ļoti nelineāru raksturlielumu.
Filmas izstarotāji nodrošina lielāku kontrastu un izšķirtspēju nekā pulvera izstarotāji Daudzkārtējās spilgtuma izmaiņas — patiesībā — spilgtuma raksturlieluma stāvums, ja barošanas spriegums tiek dubultots; pulverī tas sasniedz 25, plēvē — 1000. Spektru, faktiski — krāsu, nosaka fosforam pievienotie aktivatori.
Elektroluminiscences izstarotāju trūkumi ietver lielas parametru atšķirības. Turklāt spilgtums to darbības laikā samazinās līdz 3 reizēm 4000 stundu laikā. Bet tas attiecas uz pirmajiem elektroluminoforiem ar lielām daļiņām.
Jaunāko mūsdienu elektroluminoforu daļiņu izmēri ir 12-18 nm, ar tiem spilgtums palielinās līdz 300 cd, un spilgtuma samazināšanos par 20% pirmajās 40 darbības stundās regulē barošanas avota parametri (frekvence un ierosmes spriegums) , un ekspluatācijas laiks šādā veidā sasniedz 12000 stundas...
Dažādas necaurspīdīgu elektrodu konstrukcijas ļauj sasniegt dažādas alfabētiskas, simboliskas un ciparu formas informācijas attēlošanai, izmantojot elektroluminiscējošos izstarotājus. īpaši matricas ekrāni.
Elektroluminiscējošie paneļi ir pieejamas kā plānas neorganisku vai organisku materiālu kārtiņas. Kristālisko luminoforu mirdzuma krāsa ir atkarīga no aktivizējošā piemaisījuma.Būtībā šāds panelis ir plakans kondensators, ko baro ar spriegumu no 60 līdz 600 voltiem, kas iegūts no iebūvēta sprieguma pārveidotāja.
Kā elektroluminiscējošos materiālus izmanto: III-V InP, GaAs, GaN (LED), ar sudrabu vai varu pulvera veidā aktivētu cinka sulfīdu (piešķir zili zaļu mirdzumu), un dzelteni oranža mirdzuma iegūšanai cinks. izmanto se sulfīdu, ko aktivizē mangāns.
Elektroluminiscējošais displejs (ELD) — īpaša veida displejs, ko rada elektroluminiscējoša materiāla slānis, kas sastāv no īpaši apstrādātiem fosfora vai GaAs kristāliem starp diviem vadītāja slāņiem (starp plānu alumīnija elektrodu un caurspīdīgu elektrodu). Kad vadiem tiek pielikts maiņspriegums, elektroluminiscējošais materiāls sāk spīdēt.
Paneļi, displeji, vadi utt. — plaši izmanto plaša patēriņa elektronikā un apgaismojumā elektroluminiscējošie apgaismotāji… Tie kalpo LCD displeju, dažādu ierīču svaru, klaviatūru fona apgaismojumā, kā arī tiek izmantoti ainavu un arhitektūras konstrukciju dekoratīvai noformēšanai.
Grafika no elektroluminiscējošiem displejiem, sintezējot rakstzīmes, ko raksturo augsta attēla kvalitāte, labs kontrasts, augsts atsvaidzes intensitāte un slikta temperatūras jutība. Pateicoties šīm īpašībām, tos izmanto militārajā, medicīnas un citās nozarēs.