Émetteurs électroluminescents: dispositif et principe de fonctionnement, types
Électroluminescence appelée luminescence, excitée par l'action d'un champ électrique. Ce phénomène se produit dans les semi-conducteurs et les luminophores cristallins - dans de telles substances dont les molécules ou les atomes sont capables d'entrer dans un état excité lorsqu'un courant électrique les traverse ou sous l'action d'un champ électrique appliqué.
En effet, l'électroluminescence résulte de la recombinaison de trous et d'électrons dans un semi-conducteur, dans laquelle sont émis des photons, les électrons du semi-conducteur cédant ainsi leur énergie. Avant le début de la recombinaison, les trous et les électrons sont séparés. La séparation est réalisée soit par des électrons de haute énergie obtenus par accélération dans un fort champ électrique (dans les luminophores cristallins des panneaux électroluminescents), soit en activant le matériau pour produire une jonction pn (comme dans les LED). électroluminophore est utilisé.
Émetteurs de poudre ont été développés pour la première fois en 1952.Il s'agit d'une structure multicouche à la base de laquelle se trouve une plaque de substrat en plastique ou en verre.
On applique successivement sur la plaque : une électrode transparente conductrice en oxydes métalliques (SnO2, InO2, CdO), puis une couche d'électroluminophore 25-100 μm, puis une couche diélectrique de protection (SiO, SiO2 ou vernis), puis un électrode métallique opaque. Le phosphore est du sulfure de zinc ou du séléniure de zinc activé à la brillance par des impuretés de manganèse, de cuivre ou d'autres éléments.
Les polycristaux de sulfure de zinc (billes) sont conjugués les uns aux autres par des résines organiques à constante diélectrique élevée. Ainsi, pour fonctionner, l'émetteur électroluminescent à poudre nécessite une tension alternative avec une fréquence de 400 à 1400 Hz avec une tension d'excitation de 90 à 140 volts.
Film émetteurs électroluminescents, contrairement à la poudre, contiennent entre les électrodes un film polycristallin de luminophore électroluminescent d'une épaisseur d'environ 0,2 µm, qui est obtenu par évaporation thermique et dépôt sous vide.
Dans un tel électroluminophore, il n'y a pas de diélectrique, donc les émetteurs à film fonctionnent à une tension constante, et leur niveau de tension de fonctionnement est inférieur à celui des poudres - seulement de 20 à 30 volts. Pour augmenter la lumière et la luminosité, ainsi que pour changer la couleur, le phosphore du film est activé avec des matériaux fluorés de terres rares.
L'émetteur de film à trois couches a été créé en 1974. Il contient deux films isolants (Y2O3 et Si3N4) à constante diélectrique élevée.
Les paramètres caractéristiques des émetteurs électroluminescents sont : luminosité effective, caractéristique de la luminosité, changement de fréquence de la luminosité, dépendance de la luminosité effective sur la fréquence et le spectre de la lumière émise.
La luminosité effective des émetteurs à poudre est déterminée à une certaine fréquence et valeur de la tension d'alimentation en courant alternatif correspondant à la densité de courant.
La caractéristique de luminosité reflète la dépendance à la tension de la luminosité ; les écrans matriciels à fort contraste sont construits sur la base d'émetteurs à caractéristique très non linéaire.
Les émetteurs à film offrent un contraste et une résolution plus élevés que les émetteurs à poudre. en poudre, il atteint 25, en film - 1000. Le spectre, en fait - la couleur, est déterminé par les activateurs ajoutés au luminophore.
Les inconvénients des émetteurs électroluminescents comprennent de grandes variations de paramètres. De plus, la luminosité pendant leur fonctionnement diminue jusqu'à 3 fois en 4000 heures. Mais cela s'applique aux premiers électroluminophores à grosses particules.
Les derniers électroluminophores modernes ont des tailles de particules de 12-18 nm, avec eux la luminosité augmente à 300 cd, et la diminution de la luminosité de 20% au cours des 40 premières heures de fonctionnement est régulée par les paramètres d'alimentation (fréquence et tension d'excitation) , et la durée de vie atteint ainsi 12000 heures...
Différentes conceptions d'électrodes opaques permettent d'obtenir différentes formes alphabétiques, symboliques et numériques d'affichage d'informations à l'aide d'émetteurs électroluminescents pour s'appuyer sur cette écrans matriciels spéciaux.
Panneaux électroluminescents sont disponibles sous forme de couches minces de matériaux inorganiques ou organiques. La couleur de la lueur des luminophores cristallins dépend de l'impureté activante.Fondamentalement, un tel panneau est un condensateur plat alimenté par une tension de 60 à 600 volts obtenue à partir d'un convertisseur de tension intégré.
Comme matériaux électroluminescents sont utilisés : III-V InP, GaAs, GaN (dans les LED), le sulfure de zinc activé par l'argent ou le cuivre sous forme de poudre (donne une lueur bleu-vert), et pour obtenir une lueur jaune-orange, le zinc utilise du sulfure de soi activé par le manganèse.
Affichage électroluminescent (ELD) — un type spécial d'affichage créé par une couche de matériau électroluminescent constituée de cristaux de phosphore ou de GaAs spécialement traités entre deux couches de conducteur (entre une fine électrode en aluminium et une électrode transparente). Lorsqu'une tension alternative est appliquée aux fils, le matériau électroluminescent commence à briller.
Panneaux, écrans, fils, etc. — largement utilisé dans l'électronique grand public et l'éclairage illuminateurs électroluminescents… Ils servent au rétroéclairage des écrans LCD, des balances de divers appareils, des claviers et sont également utilisés pour la conception décorative de paysages et de structures architecturales.
Graphiques d'écrans électroluminescents, synthétisant des caractères, caractérisés par une qualité d'image élevée, un bon contraste, un taux de rafraîchissement élevé et une faible sensibilité à la température. En raison de ces propriétés, ils sont utilisés dans les industries militaires, médicales et autres.