Diodlampa

En diodlampa är ett felaktigt och förenklat namn som används huvudsakligen i vardagen för att beteckna elektriska halvledarbelysningsenheter. Principen för operation är baserad på fenomenet elektroluminescens av halvledare.

Halvledaranordningar som ljuskällor

Efter att ha blivit bekant med annan information på webbplatsen vet redan att toppen av utvecklingen av LED-lampor föll på uppfinningen av rubinlasern. Då avslöjade det kalla kriget frön av lokala konflikter, och idag strider statenas intressen ofta mot varandra. Låt oss förklara: Tanken att skapa ett laservapen var före detta, men ett antal svårigheter gjorde det inte möjligt att arbeta effektivt med strålning:

1. Ruby-lasern, liksom gasen, kräver intensiv kylning. Det är inte möjligt att installera sådana enheter på flygplan eller rymdfarkoster: tung, skrymmande och kräver mycket energi att arbeta. Texten har redan beaktat argumenten på denna poäng av akademiker Ioffe. Den senare ansåg att termoelementen lovar i detta sammanhang.
   

   Akademiker Ioffe

instagram viewer
2. Strålningskraft, koncentrerad i ett smalt område, försvinner snabbt i atmosfären.Även i transparensens fönster är användningen av sådan teknik olönsam. Lasrar användes dock aktivt i satellitkommunikation. Källor kommer att konstateras att det har blivit vanligt för militären sedan början av 70-talet av XX-talet. Naturligtvis, genom exemplet av de amerikanska väpnade styrkorna.
3. Halvledarlasers kraft var inte för stor. Och inte bara på grund av låg effektivitet( knappt 1% ​​för de första enheterna).Nu finns det avancerade produkter som konverterar hälften av energin till foton. Den tekniska faktorn för den praktiska upraktiska förmågan att skapa ett stort pn-korsningsområde träder i kraft.

Det är fördelaktigt att använda strålning av optiska och intilliggande intervall för behov av informationsöverföring - det här är de bästa frekvenserna idag. På grund av den lilla våglängden( enligt Kotelnikovs stämning) är det möjligt att lägga en stor mängd data på ett kort område. Vad ökar överföringshastigheten. Idag arbetar de flesta högkvalitativa datanät i det optiska området, med hjälp av metoder som liknar dem som observeras i LED-lampor.

Historien om skapandet av enheter beskrivs i avsnittet ovan, vi kommer att se på utvecklingen av teknik. Det är känt att LED-lamporna på 1960-talet utvecklades aktivt, men ett antal svårigheter noterades. Effektiviteten hos blå strålning visade sig vara så liten att det inte fanns någon mening att tillämpa tekniken i praktiken. Det fanns svårigheter att studera egenskaperna hos nya material, deras tillverkning. Elektroluminescens fortsätter i tre steg:

1. Excitation av par av bärare av båda tecknen på grund av den applicerade spänningen.
2. Termiskisering av bärare, utjämning av energi för en given temperatur.
3. Rekombination med emission av fotoner utanför.

LED Kemisk sammansättning

Crystal oorganiska halvledare Från engelska står förkortningsdioden för Light Emitting Diode.Översättningen till ryska är för komplicerad, som professorn i polytechniska institutet i Troy Schubert direkt talar om, och därför är förenklingen tillämpad - LED.För att få en uppfattning om principerna för pn-strukturen är det nödvändigt att lära sig grundläggande saker. I halvledarfysik klassificeras material vanligen enligt det periodiska tabellen från den åttonde gruppen och den sjunde perioden. Det finns andra grafiska former för registrering av periodicitetslagen, men inte i detta sammanhang. För att beteckna kristallen välj den första siffran. Om en halvledare bildas av två element, listas grupperna i följd.

Till exempel hör cadmiumtellurid, som enkelt används som en fotonemitter och som mottagare av optisk strålning, till gruppen av material AIIBVI.Sekvensen motsvarar den kemiska formeln. I detta avseende ser cadmiumtellurid ut som CdTe. Det är lätt att spåra det elementet A befinner sig i den andra gruppen, och B är i den sjätte. Silikonkarbid( karborundum), på grundval av vilken fotonemissionseffekter som först visades, tillhör den sällsynta AIVBIV-gruppen och har blivit den enda representanten.

Genom egenskaper har den svåraste malmen på planeten blivit en analog av enkla element: diamant, kisel, germanium. De senare två används i stor utsträckning i ren och dopad form. Halvledarens egenskaper bestäms helt av elektronernas energistatus, bredden på det förbjudna bandet. Att komma in i en ren förorenad kristall försöker forskarna att få nya egenskaper. När exempelvis dopning germanium med arsenik erhåller materialet konduktivitet n-typ på grund av närvaron av fria elektroner i området för inhomogeniteter som bildas av föroreningar. Så är halvledare övervägande:

• Med antalet grundläggande generatorer:

1. Simple. Består av ett enda element i det periodiska systemet.
2. Komplicerat. Formas av två( eller flera) kemiska element.

• Av källan till förvärvet av nödvändiga egenskaper:

1. Clean. Inga föroreningar.
2. legerat. Med tillsats av andra kemiska element i kristallgitteret.

De ovan angivna tecknen kännetecknas av kristallina oorganiska halvledarmaterial. Bland dem fick de mest utbredda, förutom enkla föreningar: AIIIBV, AIIBIVCV2( till exempel CdSnAs2, en nära analog indiumarsenid).Den senare gruppen har en chalkopyritkristallgitter, även om detta material inte ingår i denna familj. Komplexa ämnen skapas genom att de ursprungliga substanserna förenas i rätt proportion, vilket ofta bildar elektronisk eller hålledningsförmåga utan införande av föroreningar. Minns att storleken på kvantaövergångar i ett material är av största vikt.

Separat från binära halvledare är det vanligt att klassificera oxider. Några av materialen( cuprite) finns i naturen. Tillväxtprocesser är för närvarande inte väl förstådda, men kopparoxid( AIIBVI) används i teknik. Oxider nämns separat på grund av närvaron av valda material i gruppen( till exempel La2CuO4) superledning vid relativt höga temperaturer - 130 K. Kristallstrukturerna hos ett antal halvledare kännetecknas av skiktning, uttalade egenskaper i två dimensioner( film).

Icke-kristallina oorganiska halvledare

Genom att byta teknik kan individuella enkla och komplexa halvledare göras amorfa( glasögon).Då är materialets kristallstruktur inte synlig. Alla halvledare i gruppen har konduktivitet av n-typ, visar ett ljust svar på fotoner, vilket gör att de kan användas som en del av solceller. Så förekomsten av specifika nivåer föreslår möjligheten att skapa och lysdioder på en bestämd basis.

Globalt är amorfa halvledare uppdelade i grupper:

• Oxidglas bildas genom fusion. Processen innefattar oxider av element med variabel valens( övergångs), oxider av formningsämnet( bor, fosfor), modifieringsoxider( kalcium, bly, barium).Vidare finns övergångselementet i åtminstone två tillstånd av valens, vilket bestämmer närvaron av speciella egenskaper.
• Chalcogenides - föreningar av element i den sjätte gruppen i det periodiska systemet( selen, tellur, svavel) med metaller. Namnet på de material som tas emot för den frekventa införandet i malmen. Ofta används i optiken, på 60-talet beskrivs möjligheten att använda för att skapa lagringsenheter( inklusive icke-flyktiga).Nackdelarna innefattar dålig kemisk resistans och tendens till kristallisering.
• Organiska halvledare används för att skapa LED-lampor.Övervägande polymer struktur. För första gången demonstreras effekten av luminescens på kristaller av akryka ​​och akridin. Bland organiska material finns det två grupper:

1. Med en modell baserad på laddningsöverföring.
2. Med ett system med utvecklade konjugerade dubbel- och trippelbindningar.

• I kristallgitteret av kiselkarbid, germanium, är kiselatomer belägna i tetrahedronens hörn. Den amorfa strukturen kännetecknas av bristen på beställning av enskilda kubiska beståndsdelar i en substans.

Organiska halvledare

Organiska halvledare anses vara kristaller, polymerer eller amorfa ämnen. Ursprungets art som anges i titeln. Effekten av elektroluminescens baserad på organiska halvledare upptäcktes 1953 av Andre Bernanoz. Experiment på studier av kemiluminescens ledde genast forskaren till upptäckten av belysningen av akriin och akridin. Anledningen till organiska lysdioder började 1987 tack vare Codec. Dr Tang upptäckte glansen hos polymerfilmen Alq3( tre-8-hydroxikinolataluminium).Den nya gröna lysdioden hade unika egenskaper och används fortfarande i teknik.

En liknande typ av kristallstruktur av elementen i det periodiska bordet uppvisar egenskapen hos elektroluminescens. Utmärkande egenskaper betraktas som hög effektivitet och lågt pris.1989 läste laboratoriet vid University of Cambridge hur man producerar organiska polymerer. Upptäckten av Richard Friend, Donal Bradley och Jeremy Barrow ledde till skapandet 1992 av Cambridge Display Technology( en division av Sumitomo Chemical) med en omsättning på 285 miljoner dollar för 2007.Laboratorier av företaget och idag är engagerade i sökandet efter nya polymermaterial, studien av deras egenskaper.

Den första svartvita skärmen med en passiv uppsättning organiska lysdioder släpptes av Pioneer 1996.Skärmupplösningen var endast 256x64 pixlar. Samma år presenterar CDT sitt eget arbete i det nämnda området. Under 2000, tack vare LG, såg de första modellerna för mobila enheter. Vid 2016 har Samsung investerat 325 miljoner dollar i teknologi på OLED-flexibla bildskärmar, samtidigt som produktionen fördubblas, medan ny Mercedes kommer att vara utrustad med 12,3-tums skärmar.

Idag används organiska lysdioder redan i matrisens bakgrundsbelysning. LG har utvecklat och tillverkat speciella skrivare som kan skriva ut för att producera paneler för belysningsändamål. Detta löser frågan om priset på organiska lysdioder. Den stora fördelen var möjligheten att justera ljusstyrkan. Inte långt bort är dagen då diodlampor börjar fungera på bekostnad av organiskt material.

Fördelarna med LED-lampor

Trots LED-lampans låga effekt har lampor som bygger på dem enorma egenskaper. Energiförbrukningen, i övrigt lika stor, reduceras med en storleksordning. Det gör att du kan återhämta kostnaden för enheter under året, tillverkaren ger vanligtvis en garanti på 3 eller mer. Det är emellertid inte lätt att få det på kinesiska produkter som säljs under olika europeiska märken. Den listiga tillverkaren i instruktionerna indikerar att produkterna måste returneras av säljaren, och den senare är inte alltid redo att gå för det.

Det viktigaste - segmentet idag blomstrar. LED-lampan imorgon blir de facto-standarden för belysningsbehovet.