Emisores electroluminiscentes: dispositivo y principio de funcionamiento, tipos.
electroluminiscencia llamada luminiscencia, excitada por la acción de un campo eléctrico. Este fenómeno ocurre en los semiconductores y fósforos cristalinos, en aquellas sustancias cuyas moléculas o átomos son capaces de entrar en un estado excitado cuando una corriente eléctrica los atraviesa o bajo la acción de un campo eléctrico aplicado.
De hecho, la electroluminiscencia es el resultado de la recombinación de huecos y electrones en un semiconductor, en el que se emiten fotones: los electrones del semiconductor ceden así su energía. Antes de que comience la recombinación, los huecos y los electrones se separan. La separación se logra mediante electrones de alta energía obtenidos por aceleración en un fuerte campo eléctrico (en fósforos cristalinos de paneles electroluminiscentes), o activando el material para producir una unión pn (como en los LED).En emisores electroluminiscentes, la electroluminiscencia de un Se utiliza un electroluminóforo.
Emisores de polvo se desarrollaron por primera vez en 1952.Son una estructura de varias capas, en la base de la cual hay una placa de sustrato de plástico o vidrio.
Se aplica secuencialmente a la placa: un electrodo transparente conductor hecho de óxidos metálicos (SnO2, InO2, CdO), luego una capa de electroluminóforo de 25-100 μm, luego una capa dieléctrica protectora (SiO, SiO2 o barniz), luego un electrodo de metal opaco. El fósforo es sulfuro de zinc o seleniuro de zinc activado hasta el brillo por impurezas de manganeso, cobre u otros elementos.
Los policristales de sulfuro de zinc (perlas) se conjugan entre sí mediante resinas orgánicas con una constante dieléctrica alta. Por lo tanto, para operar, el emisor electroluminiscente de polvo requiere un voltaje alterno con una frecuencia de 400 a 1400 Hz con un voltaje de excitación de 90 a 140 voltios.
Emisores electroluminiscentes de película, a diferencia del polvo, contienen entre los electrodos una película policristalina de fósforo electroluminiscente con un espesor de aproximadamente 0,2 μm, que se obtiene por evaporación térmica y deposición al vacío.
En un electroluminóforo de este tipo, no hay dieléctrico, por lo tanto, los emisores de película funcionan a un voltaje constante y su nivel de voltaje de funcionamiento es menor que el de los de polvo, solo de 20 a 30 voltios. Para aumentar la luz y el brillo, así como para cambiar el color, el fósforo de la película se activa con materiales de fluoruro de tierras raras.
El emisor de película de tres capas se creó en 1974. Contiene dos películas aislantes (Y2O3 y Si3N4) con una alta constante dieléctrica.
Los parámetros característicos de los emisores electroluminiscentes son: brillo efectivo, característica del brillo, cambio de frecuencia en el brillo, dependencia del brillo efectivo de la frecuencia y el espectro de la luz emitida.
El brillo efectivo de los emisores de polvo se determina a una determinada frecuencia y valor de la tensión de alimentación de corriente alterna correspondiente a la densidad de corriente.
La característica de brillo refleja la dependencia del voltaje del brillo; Las pantallas de matriz con alto contraste se construyen sobre la base de emisores con una característica muy no lineal.
Los emisores de película proporcionan mayor contraste y resolución que los emisores de polvo.Los múltiples cambios en la luminancia, de hecho, la inclinación de la característica de luminancia cuando se duplica el voltaje de suministro; en polvo llega a 25, en película — 1000. El espectro, de hecho — el color, está determinado por activadores agregados al fósforo.
Las desventajas de los emisores electroluminiscentes incluyen grandes variaciones en los parámetros. Además, el brillo durante su funcionamiento disminuye hasta 3 veces en 4000 horas. Pero esto se aplica a los primeros electroluminóforos con partículas grandes.
Los últimos electroluminóforos modernos tienen tamaños de partículas de 12-18 nm, con ellos el brillo aumenta a 300 cd, y la disminución del brillo en un 20% durante las primeras 40 horas de funcionamiento está regulada por los parámetros de la fuente de alimentación (frecuencia y voltaje de excitación) , y la vida operativa de esta manera alcanza las 12000 horas...
Los diferentes diseños de electrodos opacos permiten lograr diferentes formas alfabéticas, simbólicas y numéricas de visualización de información utilizando emisores electroluminiscentes para construir sobre esto. pantallas matriciales especiales.
Paneles electroluminiscentes están disponibles como películas delgadas de materiales inorgánicos u orgánicos. El color del resplandor de los fósforos cristalinos depende de la impureza activadora.Básicamente, dicho panel es un capacitor plano alimentado por un voltaje de 60 a 600 voltios obtenido de un convertidor de voltaje incorporado.
Como materiales electroluminiscentes se utilizan: III-V InP, GaAs, GaN (en LEDs), sulfuro de zinc activado por plata o cobre en forma de polvo (da un brillo azul-verde), y para obtener un brillo amarillo-naranja, zinc utiliza sulfuro de se activado por manganeso.
Pantalla electroluminiscente (ELD) — un tipo especial de pantalla creada por una capa de material electroluminiscente que consta de fósforo especialmente procesado o cristales de GaAs entre dos capas de conductor (entre un electrodo de aluminio delgado y un electrodo transparente). Cuando se aplica un voltaje alterno a los cables, el material electroluminiscente comienza a brillar.
Paneles, pantallas, cables, etc. - ampliamente utilizado en electrónica de consumo e iluminación iluminadores electroluminiscentes… Sirven en la retroiluminación de pantallas LCD, escalas de varios dispositivos, teclados y también se utilizan para el diseño decorativo de paisajes y estructuras arquitectónicas.
Gráficos de pantallas electroluminiscentes, sintetizando caracteres, caracterizados por una alta calidad de imagen, buen contraste, alta frecuencia de actualización y poca sensibilidad a la temperatura. Debido a estas propiedades, se utilizan en las industrias militar, médica y de otro tipo.