Elektroluminiscenčni oddajniki: naprava in princip delovanja, vrste

Elektroluminiscenca imenujemo luminiscenca, ki jo vzbuja delovanje električnega polja. Ta pojav se pojavi v polprevodnikih in kristalnih fosforjih - v takih snoveh, katerih molekule ali atomi lahko preidejo v vzbujeno stanje, ko skozi njih teče električni tok ali pod delovanjem uporabljenega električnega polja.

Pravzaprav je elektroluminiscenca posledica rekombinacije lukenj in elektronov v polprevodniku, pri čemer se oddajajo fotoni - elektroni polprevodnika tako oddajo svojo energijo. Pred začetkom rekombinacije se luknje in elektroni ločijo. Ločitev dosežemo bodisi z visokoenergijskimi elektroni, ki jih dobimo s pospeševanjem v močnem električnem polju (v kristalnih fosforjih elektroluminiscenčnih plošč), bodisi z aktiviranjem materiala, da nastane pn spoj (kot pri LED). Uporablja se elektroluminofor.

Oddajniki prahu so bili prvič razviti leta 1952.So večplastna struktura, na dnu katere je plastična ali steklena substratna plošča.

Na ploščo zaporedno nanesemo: prevodno prozorno elektrodo iz kovinskih oksidov (SnO2, InO2, CdO), nato 25-100 μm plast elektroluminoforja, nato zaščitno dielektrično plast (SiO, SiO2 ali lak), nato neprozorna kovinska elektroda. Fosfor je cinkov sulfid ali cinkov selenid, ki se aktivira do svetlosti z nečistočami mangana, bakra ali drugih elementov.

Polikristali (kroglice) cinkovega sulfida so med seboj konjugirani z organskimi smolami z visoko dielektrično konstanto. Zato praškasti elektroluminiscenčni oddajnik za delovanje potrebuje izmenično napetost s frekvenco od 400 do 1400 Hz z vzbujalno napetostjo od 90 do 140 voltov.

Filmski elektroluminiscenčni oddajniki, za razliko od prahu, vsebujejo med elektrodama polikristalni film elektroluminiscenčnega fosforja debeline približno 0,2 μm, ki ga dobimo s toplotnim izparevanjem in vakuumskim nanašanjem.

V takem elektroluminoforju ni dielektrika, zato filmski oddajniki delujejo pri konstantni napetosti, njihova delovna napetost pa je nižja kot pri prašnih - le od 20 do 30 voltov. Za povečanje svetlobe in svetlosti ter za spremembo barve se fosfor filma aktivira s fluoridnimi materiali redkih zemelj.

Troslojni filmski oddajnik je bil ustvarjen leta 1974. Vsebuje dva izolacijska filma (Y2O3 in Si3N4) z visoko dielektrično konstanto.

Značilni parametri elektroluminiscenčnih sevalnikov so: efektivna svetlost, karakteristika svetlosti, frekvenčna sprememba svetlosti, odvisnost efektivne svetlosti od frekvence in spektra oddane svetlobe.

Efektivna svetlost prašnih sevalcev se določi pri določeni frekvenci in vrednosti napajalne napetosti izmeničnega toka, ki ustreza gostoti toka.

Karakteristika svetlosti odraža napetostno odvisnost svetlosti; matrični zasloni z visokim kontrastom so zgrajeni na osnovi oddajnikov z zelo nelinearno karakteristiko.

Filmski oddajniki zagotavljajo višji kontrast in ločljivost kot praškasti oddajniki Večkratne spremembe v svetilnosti – pravzaprav – strmina karakteristike svetilnosti, ko se napajalna napetost podvoji; v prahu doseže 25, v filmu - 1000. Spekter, pravzaprav - barva, določajo aktivatorji, dodani fosforju.

Slabosti elektroluminiscenčnih sevalcev vključujejo velike razlike v parametrih. Poleg tega se svetlost med njihovim delovanjem zmanjša do 3-krat v 4000 urah. Toda to velja za prve elektroluminoforje z velikimi delci.

Najnovejši sodobni elektroluminoforji imajo velikost delcev 12-18 nm, z njimi se svetlost poveča na 300 cd, zmanjšanje svetlosti za 20% v prvih 40 urah delovanja pa uravnavajo parametri napajanja (frekvenca in vzbujalna napetost) , življenjska doba delovanja pa na ta način doseže 12000 ur...

Različne zasnove neprozornih elektrod omogočajo različne abecedne, simbolne in numerične oblike prikaza informacij, ki jih je mogoče doseči z uporabo elektroluminiscenčnih oddajnikov, ki nadgrajujejo to posebni matrični zasloni.

Elektroluminiscenčne plošče so na voljo kot tanki filmi anorganskih ali organskih materialov. Barva sijaja kristalnega fosforja je odvisna od aktivacijske primesi.V bistvu je tak panel ploščat kondenzator, ki ga napaja napetost od 60 do 600 voltov, pridobljena iz vgrajenega napetostnega pretvornika.

Kot elektroluminescentni materiali se uporabljajo: III-V InP, GaAs, GaN (v LED), cinkov sulfid, aktiviran s srebrom ali bakrom v obliki prahu (daje modro-zelen sijaj), za pridobitev rumeno-oranžnega sijaja pa cink uporablja se sulfid, aktiviran z manganom.

Elektroluminescentni zaslon (ELD) — posebna vrsta zaslona, ​​ustvarjena s plastjo elektroluminiscenčnega materiala, sestavljenega iz posebej obdelanih kristalov fosforja ali GaAs, med dvema slojema prevodnika (med tanko aluminijasto elektrodo in prozorno elektrodo). Ko je na žice priključena izmenična napetost, začne elektroluminiscentni material svetiti.

Plošče, zasloni, žice itd. — pogosto se uporablja v potrošniški elektroniki in razsvetljavi elektroluminiscenčne osvetljevalce… Služijo za osvetlitev ozadja LCD zaslonov, tehtnic različnih naprav, tipkovnic, uporabljajo pa se tudi za dekorativno oblikovanje pokrajin in arhitekturnih struktur.

Grafika iz elektroluminiscenčnih zaslonov, ki sintetizira znake, za katere je značilna visoka kakovost slike, dober kontrast, visoka stopnja osveževanja in slaba občutljivost na temperaturo. Zaradi teh lastnosti se uporabljajo v vojaški, medicinski in drugih industrijah.