Máy phát điện phát quang: thiết bị và nguyên tắc hoạt động, loại

điện phát quang gọi là sự phát quang, bị kích thích bởi tác dụng của điện trường. Hiện tượng này xảy ra trong chất bán dẫn và phốt pho tinh thể - trong những chất mà phân tử hoặc nguyên tử của chúng có khả năng chuyển sang trạng thái kích thích khi có dòng điện chạy qua chúng hoặc dưới tác dụng của điện trường ứng dụng.

Trên thực tế, hiện tượng điện phát quang là kết quả của sự tái hợp của các lỗ trống và electron trong một chất bán dẫn, trong đó các photon được phát ra—các electron của chất bán dẫn do đó giải phóng năng lượng của chúng. Trước khi quá trình tái hợp bắt đầu, các lỗ trống và electron được tách ra. Sự phân tách đạt được bằng các electron năng lượng cao thu được bằng cách tăng tốc trong một điện trường mạnh (trong các chất lân quang tinh thể của các tấm phát quang điện), hoặc bằng cách kích hoạt vật liệu để tạo ra một tiếp giáp pn (như trong đèn LED). điện phát quang được sử dụng.

Bộ phát bột lần đầu tiên được phát triển vào năm 1952.Chúng là một cấu trúc nhiều lớp, ở đáy có một tấm nền bằng nhựa hoặc thủy tinh.

Thứ sau đây được áp dụng tuần tự cho tấm: một điện cực trong suốt dẫn điện làm bằng các oxit kim loại (SnO2, InO2, CdO), sau đó là một lớp điện di phát quang 25-100 μm, sau đó là một lớp điện môi bảo vệ (SiO, SiO2 hoặc vecni), sau đó là một điện cực kim loại mờ đục. Phốt pho là kẽm sunfua hoặc kẽm selenua được kích hoạt thành độ sáng bởi các tạp chất của mangan, đồng hoặc các nguyên tố khác.

Các đa tinh thể kẽm sunfua (hạt) được liên hợp với nhau bằng nhựa hữu cơ có hằng số điện môi cao. Do đó, để hoạt động, bộ phát quang điện dạng bột cần có điện áp xoay chiều có tần số từ 400 đến 1400 Hz với điện áp kích thích từ 90 đến 140 vôn.

Bộ phát điện phát quang phim, không giống như bột, chứa giữa các điện cực một màng đa tinh thể của phốt pho điện phát quang có độ dày khoảng 0,2 μm, thu được bằng cách bay hơi nhiệt và lắng đọng chân không.

Trong một điện phát quang như vậy, không có chất điện môi, do đó, các bộ phát phim hoạt động ở điện áp không đổi và mức điện áp hoạt động của chúng thấp hơn so với các loại bột - chỉ từ 20 đến 30 volt. Để tăng ánh sáng và độ sáng, cũng như thay đổi màu sắc, chất phốt pho của phim được kích hoạt bằng vật liệu florua đất hiếm.

Bộ phát phim ba lớp được tạo ra vào năm 1974. Nó chứa hai màng cách điện (Y2O3 và Si3N4) có hằng số điện môi cao.

Các thông số đặc trưng của bộ phát điện phát quang là: độ sáng hiệu dụng, đặc trưng của độ sáng, sự thay đổi tần số của độ sáng, sự phụ thuộc của độ sáng hiệu dụng vào tần số và quang phổ của ánh sáng phát ra.

Độ sáng hiệu quả của bộ phát bột được xác định ở một tần số và giá trị nhất định của điện áp cung cấp dòng điện xoay chiều tương ứng với mật độ dòng điện.

Đặc tính độ sáng phản ánh sự phụ thuộc điện áp của độ sáng; màn hình ma trận có độ tương phản cao được xây dựng trên cơ sở các bộ phát có đặc tính rất phi tuyến tính.

Bộ phát phim cung cấp độ tương phản và độ phân giải cao hơn so với bộ phát bột.Thực tế là có nhiều thay đổi về độ sáng—độ dốc của đặc tính độ sáng khi điện áp cung cấp tăng gấp đôi; trong bột đạt 25, trong phim - 1000. Trên thực tế, quang phổ - màu sắc, được xác định bởi các chất kích hoạt được thêm vào phốt pho.

Nhược điểm của bộ phát điện phát quang bao gồm sự thay đổi lớn về thông số. Ngoài ra, độ sáng trong quá trình hoạt động của chúng giảm tới 3 lần trong 4000 giờ. Nhưng điều này áp dụng cho các điện di phát quang đầu tiên có các hạt lớn.

Các điện phát quang hiện đại mới nhất có kích thước hạt 12-18nm, với chúng, độ sáng tăng lên 300 cd và độ sáng giảm 20% trong 40 giờ hoạt động đầu tiên được điều chỉnh bởi các thông số nguồn điện (tần số và điện áp kích thích) , và tuổi thọ hoạt động theo cách này đạt 12000 giờ...

Các thiết kế khác nhau của điện cực mờ đục cho phép đạt được các dạng hiển thị thông tin bằng chữ cái, ký hiệu và số khác nhau bằng cách sử dụng các bộ phát điện phát quang để xây dựng trên nền tảng này. màn hình ma trận đặc biệt.

tấm điện phát quang có sẵn dưới dạng màng mỏng của vật liệu vô cơ hoặc hữu cơ. Màu sắc của ánh sáng của phốt pho tinh thể phụ thuộc vào tạp chất kích hoạt.Về cơ bản, một bảng điều khiển như vậy là một tụ điện phẳng được cung cấp bởi điện áp từ 60 đến 600 vôn thu được từ bộ chuyển đổi điện áp tích hợp.

Vì vật liệu phát quang điện được sử dụng: III-V InP, GaAs, GaN (trong đèn LED), kẽm sunfua được kích hoạt bằng bạc hoặc đồng ở dạng bột (tạo ra ánh sáng xanh lục) và để thu được ánh sáng vàng cam, kẽm sử dụng se sulfide được kích hoạt bởi mangan.

Màn hình phát quang điện tử (ELD) — một loại màn hình đặc biệt được tạo bởi một lớp vật liệu điện phát quang bao gồm các tinh thể phốt pho hoặc GaAs được xử lý đặc biệt giữa hai lớp dây dẫn (giữa một điện cực nhôm mỏng và một điện cực trong suốt). Khi một điện áp xoay chiều được đặt vào dây dẫn, vật liệu phát quang điện bắt đầu phát sáng.

Bảng điều khiển, màn hình, dây điện, v.v. - được sử dụng rộng rãi trong điện tử tiêu dùng và chiếu sáng đèn chiếu sáng điện phát quang… Chúng phục vụ trong đèn nền của màn hình LCD, tỷ lệ của các thiết bị khác nhau, bàn phím và cũng được sử dụng để thiết kế trang trí cảnh quan và công trình kiến ​​​​trúc.

Đồ họa từ màn hình phát quang, tổng hợp các ký tự, được đặc trưng bởi chất lượng hình ảnh cao, độ tương phản tốt, tốc độ làm mới cao và độ nhạy kém với nhiệt độ. Do những đặc tính này, chúng được sử dụng trong quân đội, y tế và các ngành công nghiệp khác.