Diodelamp

Een diodelamp is een onjuiste en vereenvoudigde naam die voornamelijk in het dagelijks leven wordt gebruikt om elektrische halfgeleider-verlichtingsapparaten aan te duiden. Het werkingsprincipe is gebaseerd op het fenomeen van elektroluminescentie van halfgeleiders.

Halfgeleiderelementen als lichtbronnen

Nadat u kennis hebt gemaakt met andere informatie op de site, weet u al dat de piek van de ontwikkeling van LED's is gevallen op de uitvinding van de robijnlaser. Toen onthulde de Koude Oorlog de zaden van lokale conflicten, en tegenwoordig druisen de belangen van staten vaak tegen elkaar in. Laten we het uitleggen: het idee om een ​​laserwapen te maken was al eerder aanwezig, maar een aantal problemen maakte het niet mogelijk effectief met straling te werken: de

1. Ruby-laser, evenals de gas-een, vereist intensieve koeling. Het is niet mogelijk om dergelijke eenheden op vliegtuigen of ruimtevaartuigen te installeren: zwaar, omvangrijk en vergen veel energie om te werken. De tekst heeft de argumenten over deze score van Academicus Ioffe al overwogen. De laatste was van mening dat de thermokoppels veelbelovend zijn in deze context.
   instagram viewer
   

   Academician Ioffe

2. Stralingskracht, geconcentreerd in een smal bereik, vervalt snel in de atmosfeer. Zelfs in de vensters van transparantie is het gebruik van dergelijke technologieën onrendabel. Lasers werden echter actief gebruikt in satellietcommunicatie. Er zullen bronnen worden gevonden die beweren dat het sinds het begin van de jaren '70 van de XX eeuw gemeengoed is geworden voor het leger. Natuurlijk, naar het voorbeeld van de Amerikaanse strijdkrachten.
3. De kracht van halfgeleiderlasers was niet al te groot. En niet alleen om redenen van lage efficiëntie( bijna 1% voor de eerste apparaten).Nu zijn er geavanceerde producten die de helft van de energie in fotonen omzetten. De technologische factor van de praktische onuitvoerbaarheid van het creëren van een groot pn-knooppuntgebied treedt in werking.

Het is voordelig om de straling van de optische en aangrenzende bereiken te gebruiken voor de behoeften aan informatieoverdracht - dit zijn de beste frequenties van tegenwoordig. Vanwege de kleine golflengte( volgens de stelling van Kotelnikov), is het mogelijk om een ​​grote hoeveelheid gegevens in een kort gebied te leggen. Wat betekent de toename van de transmissiesnelheid. Tegenwoordig werken de meeste computernetwerken van hoge kwaliteit in het optische bereik, met behulp van methoden die vergelijkbaar zijn met die welke worden waargenomen in LED-lampen.

De geschiedenis van het maken van apparaten wordt beschreven in de bovengenoemde sectie, we zullen kijken naar de ontwikkeling van technologie. Het is bekend dat in de jaren zestig LED's actief werden ontwikkeld, maar er werden een aantal problemen opgemerkt. Zo bleek de efficiëntie van blauwe straling zo klein dat het zinloos was om de technologie in de praktijk toe te passen. Er waren problemen bij het bestuderen van de eigenschappen van nieuwe materialen, hun productie. Elektroluminescentie verloopt in drie fasen:

1. Excitatie van paren van dragers van beide tekens als gevolg van de aangelegde spanning.
2. Thermicalisatie van draaggolven, gelijkschakeling van energie voor een gegeven temperatuur.
3. Recombinatie met emissie van fotonen naar buiten.

LED Chemische samenstelling

Crystal Inorganic Semiconductors Van Engels staat de afkorting LED voor Light Emitting Diode. De vertaling in het Russisch is te gecompliceerd, zoals de professor van het Polytechnisch Instituut in Troy Schubert direct spreekt, en daarom wordt de vereenvoudiging toegepast: de LED.Om een ​​idee te hebben over de principes van de pn-structuur, is het noodzakelijk om elementaire dingen te leren. In de halfgeleiderfysica worden materialen gewoonlijk ingedeeld volgens het periodiek systeem van de achtste groep en de zevende periode. Er zijn andere grafische vormen van het vastleggen van de wet van de periodiciteit, maar niet in deze context. Kies het eerste cijfer om het kristal aan te duiden. Als een halfgeleider wordt gevormd door twee elementen, worden de groepen achter elkaar vermeld.

Cadmiumtelluride, dat gemakkelijk wordt gebruikt als fotonenemitter en als ontvanger van optische straling, behoort bijvoorbeeld tot de groep van materialen AIIBVI.De volgorde komt overeen met de chemische formule. In dit opzicht lijkt cadmiumtelluride op CdTe. Het is gemakkelijk om dat element A in de tweede groep te traceren en B in de zesde. Siliciumcarbide( carborundum), op basis waarvan de fotonenemissie-effecten voor het eerst werden aangetoond, behoort tot de zeldzame AIVBIV-groep en is de enige vertegenwoordiger geworden.

Door eigenschappen is het hardste erts op de planeet een analogon geworden van eenvoudige elementen: diamant, silicium, germanium. De laatste twee worden veel gebruikt in zuivere en gedoteerde vorm. De eigenschappen van halfgeleiders worden volledig bepaald door de energietoestanden van de elektronen, de breedte van de verboden band. Wanneer ze een puur kristal van een onzuiverheid binnengaan, proberen wetenschappers nieuwe kwaliteiten te ontvangen. Wanneer bijvoorbeeld germanium met arseen wordt gedoteerd, verkrijgt het materiaal een geleiding van het n-type als gevolg van de aanwezigheid van vrije elektronen in het gebied van inhomogeniteiten gevormd door verontreinigingen. Dus, halfgeleiders worden overwogen:

• Door het aantal generatoren:

1. Simple. Besta uit een enkel element van het periodieke systeem.
2. Ingewikkeld. Gevormd door twee( of meer) chemische elementen.

• Door de bron van de verwerving van de nodige kwaliteiten:

1. Clean. Geen onzuiverheden.
2. gelegeerd. Met de toevoeging van andere chemische elementen in het kristalrooster.

De hierboven vermelde tekens worden gekenmerkt door kristallijne anorganische halfgeleidermaterialen. Onder hen, de meest voorkomende, in aanvulling op eenvoudige, ontvangen verbindingen: AIIIBV, AIIBIVCV2( bijvoorbeeld CdSnAs2, een nauwe analoog van indiumarsenide).De laatste groep heeft een chalcopyrite kristalrooster, hoewel dit materiaal niet is opgenomen in deze familie. Complexe stoffen worden gemaakt door de oorspronkelijke stoffen in de juiste verhouding te smelten, waardoor ze vaak elektronische of gatengeleiding vormen zonder dat er onzuiverheden worden ingebracht. Bedenk dat de grootte van kwantumovergangen in een materiaal van primair belang is.

Afzonderlijk van binaire halfgeleiders, is het gebruikelijk om oxiden te classificeren. Sommige materialen( cuprite) komen voor in de natuur. Groeiprocessen worden momenteel niet goed begrepen, maar koperoxide( AIIBVI) wordt in de techniek gebruikt. Oxiden worden afzonderlijk genoemd vanwege de aanwezigheid van geselecteerde materialen van de groep( bijvoorbeeld La2CuO4) supergeleiding bij relatief hoge temperaturen - 130 K. De kristalstructuren van een aantal halfgeleiders worden gekenmerkt door gelaagdheid, uitgesproken eigenschappen in twee dimensies( film).

Niet-kristallijne anorganische halfgeleiders

Door de technologie te veranderen, kunnen individuele eenvoudige en complexe halfgeleiders amorf( glasvocht) worden gemaakt. Dan is de kristalstructuur van het materiaal niet zichtbaar. Alle halfgeleiders van de groep hebben een geleidbaarheid van het n-type en vertonen een heldere reactie op fotonen, waardoor ze als onderdeel van zonnecellen kunnen worden gebruikt. De aanwezigheid van specifieke niveaus suggereert dus de mogelijkheid om op een bepaalde basis LED's te maken.

Globaal gezien zijn amorfe halfgeleiders onderverdeeld in groepen:

• Oxideglazen worden gevormd door fusie. Het proces omvat oxiden van elementen met variabele valentie( overgangswaarden), oxiden van de vormende stof( boor, fosfor), oxiden van modificatoren( calcium, lood, barium).Bovendien bevindt het overgangselement zich in ten minste twee toestanden van valentie, hetgeen de aanwezigheid van speciale eigenschappen bepaalt.
• Chalcogeniden - verbindingen van elementen van de zesde groep van het periodiek systeem( seleen, telluur, zwavel) met metalen. De naam van de ontvangen materialen voor de frequente opname in het erts. Vaak gebruikt in de optica, in de jaren 60 beschreven de mogelijkheid om te gebruiken om opslagapparaten te maken( inclusief niet-vluchtige).De nadelen omvatten slechte chemische weerstand en neiging tot kristallisatie.
• Organische halfgeleiders worden gebruikt om LED's te maken. Voornamelijk polymere structuur. Voor de eerste keer wordt het effect van luminescentie aangetoond op kristallen van acryca en acridine. Onder organische materialen zijn er twee groepen:

1. Met een model gebaseerd op ladingsoverdracht.
2. Met een systeem van ontwikkelde geconjugeerde dubbele en drievoudige obligaties.

• In het kristalrooster van siliciumcarbide bevinden zich germanium, siliciumatomen in de hoeken van de tetraëder. De amorfe structuur wordt gekenmerkt door het ontbreken van ordening van individuele kubieke bestanddelen van een substantie.

Organische halfgeleiders

Organische halfgeleiders worden beschouwd als kristallen, polymeren of amorfe stoffen. De aard van oorsprong vastgelegd in de titel. Het effect van elektroluminescentie op basis van organische halfgeleiders werd in 1953 ontdekt door Andre Bernanoz. Experimenten over de studie van chemoluminescentie rechtlijnig leidde de wetenschapper naar de ontdekking van de verlichting van acrihin en acridine. Het tijdperk van organische LED's begon in 1987 dankzij Codec. Dr. Tang ontdekte de glans van de polymeerfilm Alq3( 3-8-hydroxyquinolaataluminium).De nieuwe groene LED had unieke eigenschappen en wordt nog steeds gebruikt in technologie.

Evenzo vertonen de kristalstructuren van de elementen van het periodiek systeem de eigenschap van elektroluminescentie. Onderscheidende kenmerken worden beschouwd als een hoge efficiëntie en lage prijs. In 1989 leerde het laboratorium van de Universiteit van Cambridge organische polymeren produceren. De ontdekking van Richard Friend, Donal Bradley en Jeremy Barrow leidde in 1992 tot de creatie van Cambridge Display Technology( een divisie van Sumitomo Chemical) met een omzet van $ 285 miljoen voor 2007.Laboratoria van de onderneming en vandaag zijn bezig met het zoeken naar nieuwe polymere materialen, de studie van hun eigenschappen.

Het eerste zwart-wit display met een passieve reeks organische LED's werd in 1996 vrijgegeven door Pioneer. De schermresolutie was slechts 256x64 pixels. In hetzelfde jaar presenteert CDT zijn eigen werk op het genoemde gebied. In 2000 zijn dankzij LG de eerste ontwerpen voor mobiele apparaten verschenen. Op het moment van 2016 heeft Samsung $ 325 miljoen geïnvesteerd in technologie op OLED flexibele schermen met een gelijktijdige verdubbeling van de output, terwijl de nieuwe Mercedes zal worden uitgerust met 12,3-inch schermen.

Tegenwoordig worden organische LED's al gebruikt in de achtergrondverlichting van de matrix. LG heeft speciale printers ontwikkeld en geproduceerd die kunnen printen om panelen voor verlichtingsdoeleinden te produceren. Dit lost de vraag op van de prijs van organische LED's. Het grote voordeel was de mogelijkheid om de helderheid aan te passen. Niet ver daarvandaan is de dag dat diodelampjes gaan functioneren ten koste van organisch materiaal.

De voordelen van LED-lampen

Ondanks het lage rendement van LED's hebben lampen op basis daarvan enorme kenmerken. Het energieverbruik, terwijl andere dingen gelijk zijn, wordt met een orde van grootte verminderd. Dat stelt u in staat om de kosten van apparaten gedurende het jaar terug te verdienen, de fabrikant geeft meestal een garantie van 3 of meer. Het verkrijgen van Chinese producten onder verschillende Europese merken is echter niet eenvoudig. De sluwe fabrikant in de instructies geeft aan dat het nodig is om producten door de verkoper te retourneren, en de laatste is niet altijd bereid om ervoor te gaan.

Het belangrijkste ding - het segment van vandaag is booming. LED-lamp van morgen wordt de de facto standaard voor de behoeften van verlichting.