Lampe à diode

Une lampe à diode est un nom incorrect et simplifié utilisé principalement dans la vie quotidienne pour désigner des dispositifs d'éclairage à semi-conducteurs électriques. Le principe de fonctionnement est basé sur le phénomène d'électroluminescence de semi-conducteurs.

Les dispositifs à semi-conducteurs utilisés comme sources de lumière

Après avoir pris connaissance d'autres informations sur le site, vous savez déjà que l'apogée du développement des LED est tombée sur l'invention du laser à rubis. La guerre froide a ensuite révélé les germes des conflits locaux et, aujourd'hui, les intérêts des États vont souvent à l'encontre des intérêts de chacun. Laissez-nous expliquer: l’idée de créer une arme laser était répandue auparavant, mais un certain nombre de difficultés ne permettaient pas de travailler efficacement avec les radiations: le laser Ruby

1. , ainsi que le laser à gaz, nécessitaient un refroidissement intensif. Il n’est pas possible d’installer de telles unités sur des avions ou des véhicules spatiaux: lourdes, encombrantes et nécessitant beaucoup d’énergie. Le texte a déjà examiné les arguments sur ce score de l'académicien Ioffe. Ce dernier était d'avis que les thermocouples sont prometteurs dans ce contexte. Académicien
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2. La puissance de rayonnement, concentrée dans une plage étroite, décroît rapidement dans l'atmosphère. Même dans les fenêtres de transparence, l’utilisation de telles technologies n’est pas rentable. Cependant, les lasers étaient activement utilisés dans les communications par satellite. On trouvera des sources affirmant qu'il est devenu monnaie courante pour les militaires depuis le début des années 70 du XXe siècle. Bien sûr, à l'exemple des forces armées américaines.
3. La puissance des lasers à semi-conducteurs n'était pas trop grande. Et pas seulement pour des raisons de faible efficacité( à peine 1% pour les premiers appareils).Il existe maintenant des produits avancés qui convertissent la moitié de l'énergie en photons. Le facteur technologique de l'impossibilité pratique de créer une grande zone de jonction pn entre en vigueur.

Il est avantageux d’utiliser le rayonnement des plages optique et adjacentes pour les besoins de transmission d’informations - ce sont les meilleures fréquences actuelles. En raison de la faible longueur d'onde( selon le théorème de Kotelnikov), il est possible de déposer une grande quantité de données dans une zone courte. Qu'est-ce que l'augmentation du taux de transmission. Aujourd'hui, la plupart des réseaux informatiques de haute qualité fonctionnent dans le domaine optique, en utilisant des méthodes similaires à celles observées dans les lampes à LED.

L'historique de la création de périphériques est décrit dans la section susmentionnée. Nous examinerons le développement de la technologie. On sait que dans les années 1960, les LED ont été activement développées, mais un certain nombre de difficultés ont été notées. Par exemple, l'efficacité du rayonnement bleu s'est avérée si faible qu'il était inutile d'appliquer la technologie dans la pratique. L’étude des propriétés des nouveaux matériaux et de leur fabrication a posé des problèmes. L'électroluminescence se déroule en trois étapes:

1. Excitation des paires de porteurs des deux signes en raison de la tension appliquée.
2. Thermalisation des supports, égalisation d'énergie pour une température donnée.
3. Recombinaison avec émission de photons à l'extérieur.

LED Composition chimique

Cristaux semi-conducteurs inorganiques en cristal

De l'anglais, l'abréviation LED est l'acronyme de Light-Emitting Diode. La traduction en russe est trop compliquée, comme le dit directement le professeur de l'Institut polytechnique de Troy Schubert. La simplification est donc appliquée - la LED.Pour avoir une idée des principes de la structure pn, il est nécessaire d’apprendre des choses fondamentales. En physique des semi-conducteurs, les matériaux sont généralement classés selon le tableau périodique du huitième groupe et de la septième période. Il existe d’autres formes graphiques d’enregistrement de la loi de périodicité, mais pas dans ce contexte. Pour désigner le cristal, choisissez le premier chiffre. Si un semi-conducteur est formé de deux éléments, les groupes sont listés de manière séquentielle.

Par exemple, le tellurure de cadmium, facilement utilisé en tant qu'émetteur de photons et en tant que récepteur de rayonnement optique, appartient au groupe de matériaux AIIBVI.La séquence correspond à la formule chimique.À cet égard, le tellurure de cadmium ressemble au CdTe. Il est facile de tracer que l'élément A est dans le deuxième groupe et B dans le sixième. Le carbure de silicium( carborundum), sur la base duquel les effets de l’émission de photons ont été démontrés pour la première fois, appartient au groupe des rares AIVBIV et est devenu le seul représentant.

Par ses propriétés, le minerai le plus dur de la planète est devenu un analogue d'éléments simples: diamant, silicium, germanium. Les deux derniers sont largement utilisés sous forme pure et dopée. Les caractéristiques des semi-conducteurs sont complètement déterminées par les états d’énergie des électrons, la largeur de la bande interdite. Entrant dans le pur cristal d'une impureté, les scientifiques essaient de recevoir de nouvelles qualités. Par exemple, lors du dopage du germanium avec de l'arsenic, le matériau acquiert une conductivité de type n due à la présence d'électrons libres au niveau des inhomogénéités formées par les impuretés. Donc, les semi-conducteurs sont considérés:

• Par le nombre de générateurs de base:

1. Simple. Consiste en un seul élément du système périodique.
2. Compliqué.Formé par deux( ou plus) éléments chimiques.

• Par la source de l'acquisition des qualités nécessaires:

1. Clean. Pas d'impuretés.
2. allié.Avec l'ajout d'autres éléments chimiques dans le réseau cristallin.

Les signes énumérés ci-dessus sont caractérisés par des matériaux semi-conducteurs inorganiques cristallins. Parmi eux, les composés les plus répandus, en plus des composés simples, ont été reçus: AIIIBV, AIIBIVCV2( par exemple, CdSnAs2, un analogue proche de l'arséniure d'indium).Ce dernier groupe a un réseau cristallin de chalcopyrite, bien que ce matériau ne soit pas inclus dans cette famille. Les substances complexes sont créées en fusionnant les substances d'origine dans les bonnes proportions, formant souvent une conductivité électronique ou par trou sans introduction d'impuretés. Rappelons que la taille des transitions quantiques dans un matériau est d’une importance primordiale.

Séparément des semi-conducteurs binaires, il est courant de classer les oxydes. Certains des matériaux( cuprite) se trouvent dans la nature. Les processus de croissance ne sont pas bien compris, mais l'oxyde de cuivre( AIIBVI) est utilisé en ingénierie. Les oxydes sont mentionnés séparément en raison de la présence de matériaux choisis du groupe( par exemple, La2CuO4) supraconductivité à des températures relativement élevées - 130 K. Les structures cristallines de plusieurs semi-conducteurs sont caractérisées par une superposition, des propriétés prononcées en deux dimensions( film).

Semi-conducteurs inorganiques non cristallins

En modifiant la technologie, des semi-conducteurs simples et complexes peuvent être rendus amorphes( vitré).Ensuite, la structure cristalline du matériau n'est pas visible. Tous les semi-conducteurs du groupe ont une conductivité de type n, démontrent une réponse brillante aux photons, ce qui leur permet d'être utilisés dans les cellules solaires. Ainsi, la présence de niveaux spécifiques suggère la possibilité de créer des LED sur une base spécifique.

Globalement, les semi-conducteurs amorphes sont divisés en groupes: Les verres en oxyde

• sont formés par fusion. Le processus implique des oxydes d'éléments à valence variable( transitionnelle), des oxydes de la substance en formation( bore, phosphore), des oxydes de modificateurs( calcium, plomb, baryum).De plus, l'élément de transition est contenu dans au moins deux états de valence, ce qui détermine la présence de propriétés spéciales.
• Chalcogénures - composés d’éléments du sixième groupe de la classification périodique( sélénium, tellure, soufre) avec des métaux. Le nom des matériaux reçus pour l'inclusion fréquente dans le minerai. Souvent utilisé dans l'optique, dans les années 60, décrivait la possibilité de créer des dispositifs de stockage( y compris non volatils).Les inconvénients comprennent une faible résistance chimique et une tendance à la cristallisation.
• Les semi-conducteurs organiques sont utilisés pour créer des LED.Structure essentiellement polymérique. Pour la première fois, l'effet de la luminescence est démontré sur les cristaux d'acryca et d'acridine. Parmi les matériaux organiques, il existe deux groupes:

1. Avec un modèle basé sur le transfert de charge.
2. Avec un système de liaisons doubles et triples conjuguées développées.

• Dans le réseau cristallin de carbure de silicium, le germanium, des atomes de silicium sont situés dans les coins du tétraèdre. La structure amorphe est caractérisée par l’absence de classement des différents composants cubiques d’une substance.

Semi-conducteurs organiques

Les semi-conducteurs organiques sont considérés comme des cristaux, des polymères ou des substances amorphes. La nature de l'origine indiquée dans le titre. L'effet de l'électroluminescence à base de semi-conducteurs organiques a été découvert en 1953 par André Bernanoz. Des expériences sur l’étude de la chimiluminescence en ligne droite ont conduit le scientifique à la découverte de l’éclairage de l’acrihine et de l’acridine. L'ère des LED organiques a débuté en 1987 grâce au Codec. Le Dr Tang a découvert l'éclat du film polymère Alq3( aluminium 3-8-hydroxyquinoléate).La nouvelle LED verte avait des qualités uniques et est toujours utilisée dans la technologie.

Un type similaire de structure cristalline des éléments du tableau périodique présente la propriété d'électroluminescence. Les caractéristiques distinctives sont considérées comme une efficacité élevée et un prix bas. En 1989, le laboratoire de l'Université de Cambridge a appris à produire des polymères organiques. La découverte de Richard Friend, Donal Bradley et Jeremy Barrow a conduit à la création en 1992 de Cambridge Display Technology( une division de Sumitomo Chemical) avec un chiffre d’affaires de 285 millions de dollars pour 2007.Les laboratoires de l’entreprise et aujourd’hui sont engagés dans la recherche de nouveaux matériaux polymères, l’étude de leurs propriétés.

Le premier écran noir et blanc avec une matrice passive de DEL organiques a été lancé par Pioneer en 1996.La résolution de l'écran n'était que de 256x64 pixels. La même année, CDT présente ses propres travaux dans le domaine mentionné.En 2000, grâce à LG, les premiers modèles d'appareils mobiles sont apparus. Au moment de 2016, Samsung a investi 325 millions de dollars dans la technologie des écrans souples OLED avec un rendement simultanément doublé, tandis que la nouvelle Mercedes sera équipée d'écrans de 12,3 pouces.

Aujourd'hui, les LED organiques sont déjà utilisées dans le rétro-éclairage de la matrice. LG a développé et fabriqué des imprimantes spéciales capables d'imprimer afin de produire des panneaux d'éclairage. Cela résout la question du prix des LED organiques. Le gros avantage était la possibilité de régler la luminosité.Non loin de là, le jour où les lampes à diode commencent à fonctionner aux dépens de la matière organique.

Les avantages des lampes à LED

Malgré le faible rendement des LED, les lampes à leur base ont des caractéristiques étonnantes. La consommation d'énergie, toutes choses étant égales par ailleurs, est réduite d'un ordre de grandeur. Cela vous permet de récupérer le coût des appareils au cours de l'année, le fabricant donne généralement une garantie de 3 ou plus. Cependant, il n'est pas facile de l'obtenir sur des produits chinois vendus sous différentes marques européennes. Le fabricant rusé dans les instructions indique la nécessité de retourner les produits par le vendeur, et ce dernier n’est pas toujours prêt à aller de l’avant.

L'essentiel - le segment est en plein essor. La lampe à LED de demain deviendra le standard de facto pour les besoins en éclairage.