Emițători electroluminescenți: dispozitiv și principiu de funcționare, tipuri

Electroluminiscență numită luminiscență, excitată de acțiunea unui câmp electric. Acest fenomen are loc în semiconductori și fosfori cristalini - în astfel de substanțe ale căror molecule sau atomi sunt capabili să intre într-o stare excitată atunci când un curent electric trece prin ei sau sub acțiunea unui câmp electric aplicat.

De fapt, electroluminiscența rezultă din recombinarea găurilor și a electronilor dintr-un semiconductor, în care sunt emiși fotoni — electronii semiconductorului renunțând astfel la energia lor. Înainte de a începe recombinarea, găurile și electronii sunt separați. Separarea se realizează fie prin electroni de înaltă energie obținuți prin accelerare într-un câmp electric puternic (în fosfori cristalini ai panourilor electroluminescente), fie prin activarea materialului pentru a produce o joncțiune pn (ca la LED-uri). se foloseste electroluminofor.

Emițători de pulbere au fost dezvoltate pentru prima dată în 1952.Sunt o structură cu mai multe straturi, la baza căreia se află o placă de substrat din plastic sau sticlă.

Se aplică secvenţial pe placă: un electrod conductor transparent din oxizi metalici (SnO2, InO2, CdO), apoi un strat de electroluminofor de 25-100 μm, apoi un strat dielectric protector (SiO, SiO2 sau lac), apoi un electrod metalic opac . Fosforul este sulfura de zinc sau seleniura de zinc activată la strălucire de impuritățile de mangan, cupru sau alte elemente.

Policristalele (mărgele) de sulfură de zinc sunt conjugate între ele prin rășini organice cu o constantă dielectrică ridicată. Prin urmare, pentru a funcționa, emițătorul electroluminiscent cu pulbere necesită o tensiune alternativă cu o frecvență de 400 până la 1400 Hz cu o tensiune de excitare de 90 până la 140 volți.

Emițători electroluminiscenți cu film, spre deosebire de pulbere, conțin între electrozi o peliculă policristalină de fosfor electroluminiscent cu o grosime de aproximativ 0,2 μm, care se obține prin evaporare termică și depunere în vid.

Într-un astfel de electroluminofor, nu există dielectric, prin urmare emițătorii de film funcționează la o tensiune constantă, iar nivelul lor de tensiune de funcționare este mai mic decât cel al celor cu pulbere - doar de la 20 la 30 de volți. Pentru a crește lumina și luminozitatea, precum și pentru a schimba culoarea, fosforul filmului este activat cu materiale fluorurate de pământuri rare.

Emițătorul de film cu trei straturi a fost creat în 1974. Conține două folii izolatoare (Y2O3 și Si3N4) cu o constantă dielectrică ridicată.

Parametrii caracteristici ai emițătorilor electroluminescenți sunt: luminozitatea efectivă, caracteristica luminozității, modificarea frecvenței luminozității, dependența luminozității efective de frecvența și spectrul luminii emise.

Luminozitatea efectivă a emițătorilor de pulbere este determinată la o anumită frecvență și valoare a tensiunii de alimentare cu curent alternativ corespunzătoare densității curentului.

Caracteristica de luminozitate reflectă dependența de tensiune a luminozității; Ecranele matriceale cu contrast ridicat sunt construite pe baza unor emițători cu o caracteristică foarte neliniară.

Emițătoarele de film oferă un contrast și rezoluție mai mare decât emițătoarele cu pulbere.Multiplele modificări ale luminanței — de fapt — abruptul caracteristicii de luminanță atunci când tensiunea de alimentare este dublată; în pulbere ajunge la 25, în film — 1000. Spectrul, de fapt — culoarea, este determinat de activatori adăugați la fosfor.

Dezavantajele emițătorilor electroluminescenți includ variații mari ale parametrilor. În plus, luminozitatea în timpul funcționării lor scade de până la 3 ori în 4000 de ore. Dar acest lucru se aplică primilor electroluminofori cu particule mari.

Ultimii electroluminofori moderni au dimensiuni ale particulelor de 12-18 nm, odată cu ei luminozitatea crește la 300 cd, iar scăderea luminozității cu 20% în primele 40 de ore de funcționare este reglată de parametrii sursei de alimentare (frecvență și tensiune de excitare) , iar durata de viață în acest fel ajunge la 12000 de ore...

Diferite modele de electrozi opaci permit realizarea diferitelor forme alfabetice, simbolice și numerice de afișare a informațiilor folosind emițători electroluminescenți pentru a construi pe acest lucru ecrane matrice speciale.

Panouri electroluminescente sunt disponibile sub formă de pelicule subțiri de materiale anorganice sau organice. Culoarea strălucirii fosforilor cristalini depinde de impuritatea activatoare.Practic, un astfel de panou este un condensator plat alimentat cu o tensiune de 60 până la 600 de volți obținută de la un convertor de tensiune încorporat.

Ca materiale electroluminiscente se folosesc: III-V InP, GaAs, GaN (în LED-uri), sulfură de zinc activată de argint sau cupru sub formă de pulbere (conferă o strălucire albastru-verde), iar pentru a obține o strălucire galben-portocalie, zinc folosește sulfură activată de mangan.

Afișaj electroluminiscent (ELD) — un tip special de afișaj creat de un strat de material electroluminiscent constând din cristale de fosfor sau GaAs special prelucrate între două straturi de conductor (între un electrod subțire de aluminiu și un electrod transparent). Când se aplică o tensiune alternativă pe fire, materialul electroluminiscent începe să strălucească.

Panouri, display-uri, fire etc. — utilizat pe scară largă în electronice de larg consum și iluminat iluminatoare electroluminiscente… Acestea servesc în iluminarea de fundal a ecranelor LCD, cântare ale diferitelor dispozitive, tastaturi și sunt, de asemenea, utilizate pentru designul decorativ al peisajelor și structurilor arhitecturale.

Grafică de la afișaje electroluminiscente, sintetizând caractere, caracterizate prin calitate înaltă a imaginii, contrast bun, rată de reîmprospătare ridicată și sensibilitate slabă la temperatură. Datorită acestor proprietăți, ele sunt utilizate în industria militară, medicală și în alte industrii.