Diodes lampa ir nepareizs un vienkāršots nosaukums, ko galvenokārt izmanto ikdienas dzīvē, lai apzīmētu elektriskās pusvadītāju apgaismes ierīces. Darbības princips ir balstīts uz pusvadītāju elektroluminiscences fenomenu.
pusvadītāju ierīces kā gaismas avoti
Iepazīstoties ar citu vietnes informāciju, jau zināt, ka gaismas diožu attīstības maksimums krita uz rubīna lāzera izgudrojuma. Tad aukstais karš atklāja vietējo konfliktu sēklas, un šodien valstu intereses bieži vien ir pretrunīgas.Ļaujiet mums paskaidrot: ideja radīt lāzera ieroci bija izplatīta agrāk, bet vairākas grūtības neļāva efektīvi strādāt ar starojumu:
- Ruby lāzeram, kā arī gāzes, nepieciešama intensīva dzesēšana.Šādas vienības nav iespējams uzstādīt aviācijā vai kosmosa kuģos: smags, lielgabarīta un prasa daudz enerģijas. Teksts jau ir izskatījis argumentus par šo akadēmiķa Ioffes rezultātu. Pēdējais uzskatīja, ka termopāri šajā kontekstā ir daudzsološi.
akadēmiķis Ioffe
- Radiācijas jauda, kas koncentrēta šaurā diapazonā, ātri samazinās atmosfērā.Pat pārredzamības logos šādu tehnoloģiju izmantošana ir nerentabla. Tomēr lāzeri tika aktīvi izmantoti satelītu sakaros. Tiks atrasti avoti, apgalvojot, ka kopš 20. gadsimta 70. gadu sākuma militāriem dienestiem tā ir kļuvusi parasta. Protams, amerikāņu bruņoto spēku piemērs.
- Pusvadītāju lāzeru jauda nebija pārāk liela. Un ne tikai zemas efektivitātes dēļ( pirmajām ierīcēm gandrīz nebija 1%).Tagad ir uzlaboti produkti, kas pārvērš pusi enerģijas uz fotoniem. Stājas spēkā liels faktors, kas praktiski nav iespējams izveidot lielu pn-savienojuma zonu.
Informācijas pārraides vajadzībām ir ieteicams izmantot optisko un blakus esošo diapazonu starojumu - šodien tās ir labākās frekvences. Pateicoties mazajam viļņa garumam( saskaņā ar Kotelnikova teorēmu), ir iespējams uzņemt lielu datu apjomu īsajā apgabalā.Ko palielina pārraides ātrums.Šodien lielākā daļa augstas kvalitātes datoru tīklu darbojas optiskā diapazonā, izmantojot metodes, kas līdzīgas LED lampās novērotajām metodēm.
Ierīces izveides vēsture ir izklāstīta iepriekš minētajā sadaļā, mēs apskatīsim tehnoloģiju attīstību. Ir zināms, ka 60. gados LED tika aktīvi attīstīti, taču tika konstatētas vairākas grūtības. Piemēram, zilā starojuma efektivitāte izrādījās tik maza, ka praksē nebija jēgas pielietot šo tehnoloģiju. Bija grūtības pētīt jauno materiālu īpašības, to ražošanu. Elektroluminiscence notiek trijos posmos:
- Abu apzīmējumu nesēju pāru ierosināšana piemērotā sprieguma dēļ.
- Pārvadātāju siltināšana, enerģijas izlīdzināšana noteiktai temperatūrai.
- Rekombinācija ar fotonu emisiju ārpusē.
LED spuldze
LED ķīmiskais sastāvs
kristāla neorganiskie pusvadītāji No angļu valodas saīsinājums LED apzīmē gaismas diožu. Tulkojums krievu valodā ir pārāk sarežģīts, jo Troy Schubert Politehniskā institūta profesors tieši runā, un tāpēc tiek izmantota vienkāršošana - LED.Lai gūtu priekšstatu par pn struktūras principiem, ir jāapgūst pamata lietas. Pusvadītāju fizikā materiālus parasti klasificē saskaņā ar astoto grupu un septīto periodisko tabulu. Pastāv arī citi grafiski periodiskuma tiesību ierakstīšanas veidi, bet ne šajā kontekstā.Lai norādītu kristālu, izvēlieties pirmo ciparu. Ja pusvadītāju veido divi elementi, grupas tiek uzskaitītas secīgi.
Piemēram, kadmija telurīds, ko viegli lieto kā fotonu emitētāju un kā optiskā starojuma uztvērēju, pieder pie materiālu grupas AIIBVI.Secība atbilst ķīmiskajai formulai.Šajā sakarā kadmija telurīds izskatās kā CdTe. Ir viegli izsekot, ka A elements atrodas otrajā grupā, un B ir sestajā vietā.Silīcija karbīds( karborunds), uz kura pamata vispirms tika pierādīts fotonu emisijas efekts, pieder pie retās AIVBIV grupas un ir kļuvis par vienīgo pārstāvi.
Pēc īpašībām, visgrūtākais rūdas uz planētas ir kļuvis par vienkāršu elementu analogu: dimantu, silīciju, germāniju. Pēdējie divi tiek plaši izmantoti tīrā un dopētā veidā.Pusvadītāju īpašības pilnībā nosaka elektronu enerģētiskie stāvokļi, aizliegtās joslas platums. Ienākot tīrā piemaisījuma kristālā, zinātnieki cenšas saņemt jaunas īpašības. Piemēram, doping germāniju ar arsēnu, materiāls iegūst n-veida vadītspēju, jo brīvie elektroni atrodas netīrumu veidošanās rezultātā, kas veidojas no piemaisījumiem. Tātad tiek ņemti vērā pusvadītāji:
diodes lampas
- Pēc pamata ģeneratoru skaita:
- Simple. Sastāv no viena periodiskā sistēmas elementa.
- sarežģīta. To veido divi( vai vairāki) ķīmiskie elementi.
- Ar nepieciešamo īpašību iegūšanas avotu:
- Clean. Nav piemaisījumu.
- sakausēts. Pievienojot citus ķīmiskos elementus kristāla režģī.
Iepriekšminētās zīmes raksturo neorganiskie kristāliskie materiāli. Starp tiem visbiežāk izplatītie, papildus vienkāršiem, saņēma: AIIIBV, AIIBIVCV2( piemēram, CdSnAs2, ciešs indija arsenīda analogs).Pēdējā grupā ir halkopopīta kristāla režģis, lai gan šis materiāls nav iekļauts šajā ģimenē.Kompleksās vielas tiek veidotas, sākotnējās vielas sapludinot pareizā proporcijā, bieži vien veidojot elektronisku vai caurumu vadītspēju bez piemaisījumu ieviešanas. Atgādināt, ka kvantu pāreju lielums materiālā ir ļoti svarīgs.
Atsevišķi no bināriem pusvadītājiem ir ierasts klasificēt oksīdus. Daži no materiāliem( cuprite) atrodami dabā.Pašlaik augšanas procesi nav labi saprotami, bet inženierzinātnēs izmanto vara oksīdu( AIIBVI).Oksīdi ir atsevišķi minēti, jo grupā ir atlasīti materiāli( piemēram, La2CuO4) supravadītspēja salīdzinoši augstās temperatūrās - 130 K.
Ne-kristāliskie neorganiskie pusvadītāji
Mainot tehnoloģiju, atsevišķus vienkāršus un sarežģītus pusvadītājus var izgatavot amorfus( stiklveida).Tad materiāla kristāla struktūra nav redzama. Visiem grupas pusvadītājiem ir n veida vadītspēja, kas demonstrē spilgtu reakciju pret fotoniem, kas ļauj tos izmantot kā saules elementu daļu. Tātad, konkrētu līmeņu klātbūtne liecina par iespēju izveidot un LED uz noteiktu pamatu.
Kopumā amorfie pusvadītāji ir sadalīti grupās:
- oksīda glāzes tiek veidotas saplūšanas ceļā.Procesā ietilpst elementu oksīdi ar mainīgu valenci( pārejas), veidojošās vielas oksīdi( bors, fosfors), modifikatoru oksīdi( kalcija, svina, bārija).Turklāt pārejas elements atrodas vismaz divos valences stāvokļos, kas nosaka īpašo īpašību esamību.
- Halkogenīdi - periodiskās sistēmas sestās grupas elementu savienojumi( selēns, tellūra, sērs) ar metāliem. To materiālu nosaukums, kas saņemti biežai iekļaušanai rūdā.Bieži izmanto optikā, 60. gados aprakstīja iespēju izmantot, lai izveidotu atmiņas ierīces( tostarp nepastāvīgas).Trūkumi ir slikta ķīmiskā izturība un tendence kristalizēties.
- Organiskie pusvadītāji tiek izmantoti, lai radītu LED.Pārsvarā polimēra struktūra. Pirmo reizi luminiscences efektu pierāda akrila un akridīna kristāli. Organisko materiālu vidū ir divas grupas:
- Ar modeli, kas balstīts uz maksas pārskaitījumu.
- Ar attīstītu konjugētu divkāršu un trīskāršu obligāciju sistēmu.
- Silīcija karbīda kristāliskajā režģī, germānijā, silīcija atomi atrodas tetrahedrona stūros. Amorfo struktūru raksturo vielas atsevišķu kubisko komponentu pasūtījuma trūkums.
istabas apgaismojums
organiskie pusvadītāji
Organiskie pusvadītāji tiek uzskatīti par kristāliem, polimēriem vai amorfām vielām. Nosaukumā noteiktā izcelsmes būtība. Elektroluminescences ietekmi uz organiskajiem pusvadītājiem atklāja Andrejs Bernanozs 1953. gadā.Eksperimenti par ķīmijuminescences pētījumiem lika zinātniekam atklāt akriīna un akridīna apgaismojumu. Organisko LED laikmets sākās 1987. gadā, pateicoties Codec. Tangs atklāja polimēra plēves Alq3( trīs-8-hidroksihinolāta alumīnija) spīdumu. Jaunajai zaļajai gaismas diodei bija unikālas īpašības, un tā joprojām tiek izmantota tehnoloģijā.
Līdzīga veida periodiskās tabulas elementu kristāla struktūra uzrāda elektroluminiscences īpašību. Atšķirīgās īpašības tiek uzskatītas par augstu efektivitāti un zemu cenu.1989. gadā Kembridžas Universitātes laboratorija uzzināja, kā ražot organiskos polimērus. Richard drauga, Donal Bradley un Jeremy Barrow atklāšana noveda pie tā, ka 1992. gadā tika radīta Cambridge Display Technology( Sumitomo Chemical nodaļa), kuras apgrozījums 2007. gadā bija 285 miljoni ASV dolāru. Uzņēmuma laboratorijas un šodien nodarbojas ar jaunu polimēru materiālu meklēšanu, to īpašību izpēti.
Pirmais melnbaltais displejs ar pasīvo organisko LED modeli tika izlaists Pioneer 1996. gadā.Ekrāna izšķirtspēja bija tikai 256x64 pikseļi. Tajā pašā gadā CDT prezentē savu darbu minētajā jomā.2000. gadā, pateicoties LG, parādījās pirmie mobilo ierīču modeļi.2016.gadā Samsung ir ieguldījis 325 miljonus ASV dolāru tehnoloģiju OLED elastīgajos displejos, vienlaicīgi divkāršojot produkciju, savukārt jaunais Mercedes būs aprīkots ar 12,3 collu ekrāniem.
Šodien matricas apgaismojumā jau tiek izmantotas organiskās gaismas diodes. LG ir izstrādājis un ražojis īpašus printerus, kas spēj drukāt, lai ražotu paneļus apgaismojuma vajadzībām. Tas atrisina jautājumu par organisko LED cenu. Lielā priekšrocība bija spēja pielāgot spilgtumu. Netālu atrodas diena, kad diode spuldzes sāk darboties uz organisko vielu rēķina.
LED lampu priekšrocības
Neskatoties uz LED apgaismojuma zemo efektivitāti, to pamatā esošajām spuldzēm piemīt milzīgas īpašības. Enerģijas patēriņu, kas ir vienāds, samazina par lielumu. Tas ļauj jums atgūt ierīču izmaksas gada laikā, ražotājs parasti sniedz 3 vai vairāk garantijas. Tomēr to nav viegli iegūt no Ķīnas produktiem, kas tiek pārdoti ar dažādiem Eiropas zīmoliem. Pievilcīgais ražotājs instrukcijās norāda, ka pārdevējam ir jāatdod produkti, un pēdējais ne vienmēr ir gatavs to darīt.
Galvenais - šis segments šobrīd uzplaukst. LED lampa rīt kļūs par de facto standartu apgaismojuma vajadzībām.
