Пасынков.Полупроводниковые приборы (1084497), страница 77
Текст из файла (страница 77)
Основным «прибором», с помощью которого можно измерять светотехнические величины, в конечном счете является глаз человека. Эффективность воздействия света на глаз человека определяется специальной величиной, которая полу- и ув 600 0,1 43 44 43 40 47 л,ггкгг чила название видности. Виднасть У вЂ” это отношение свеРнс. 9.6. Относительная К н абсолютная у внаностн стандартного фотпмет тового потока Ф (т. е. Оценирнчесного наблюдателя в зависимости ваемой нашим глазом мощноот алины валны излучения сти) к соответствующей истин- ной, полной мощности лучистой энергии Ф;.
У=Ф/Ф,. На рис. 9.6 приведена зависимость видности от длины волны, определенная Международной комиссией по освещению (МКО). Чувствительность глаза максимальна на длине волны 0,555 мкм. Для стандартного фотометрического наблюдателя ) Вт лучистой энергии в максимуме чувствительности глаза соответствует 580 лм. Отношение видности света данной длины волны Ух к максимальной видности называют относительной видностью: А'= Ух/У „. Таким образом, излучатель, который всю свою энергию отдает только в виде излучения с длиной волны 0,555 мкм, обладает наибольшей яркостью и экономичностью с точки зрения глаза человека.
Однако полупроводниковые излучатели часто используют для передачи информации в виде импульсов излучения, которые поступают на приемники излучения со спектральными характеристиками, существенно отличающимися от спектральной характеристики видности глаза человека. В этом случае яркость излучения может оказаться совершенно бесполезным параметром. Так, для инфракрасных излучательных диодов основным параметром является полная мощность излучения в ваттах или милливаттах при определенном прямом токе.
Яркостмая характеристика. Полупроводниковые излучатели с выпрямляющим электрическим переходом обладают относительно малым сопротивлением при включении этого перехода в прямом направлении. Поэтому такие излучатели следует считать токовы- 368 мн приборами, питаемыми от источников илн генераторов тока. Соответственно яркостной характеристикой полупроводниковых приборов отображения информации является зависимость яркости от проходящего через прибор тока.
Желательно иметь прямую пропорциональность яркости излучения от проходящего тока, что будет соответствовать неизменности квантового выхода или неизменности отношения нзлучательных и безызлучвтельных актов рекомбинации при изменении тока. Аналогом яркостной харцктеристики для инфракрасных излучающих диодов является зависимость мощности излучения от проходящего тока. Спектральная характеристика — зависимость мощности излучения от длины волны излучаемых электромагнитных колебаний (рис. 9.7). В первом приближении спектральный состав излучения можно характеризовать цветом свечения полупроводниковых приборов отображения информации, а инфракрасных излучательных диодов — длиной волны излучения в максимуме спектральной характеристики. Но более подробные сведения дает, конечно, спектральная характеристика.
Параметры полупроводниковых излучателей как элементов электрической схемы определяются вольт-ампсрной характери- 0/0 1,0 р,з Рис. 9.8. ВЛХ полупроволнннввых излучателей, изготовленных на основе различных палупроволннновых материалов Рнс. 9.7. Спектральные харахтеристнии полупроволннновых излучателей на основе арсеннла галлия 11), тверлвго раствора арсеиила и фосфида галлия (2), фосфнла галлия Щ н карбида кремния (4) сгикой. Различия прямых ветвей ВАХ полупроводниковых излучателей из разных материалов вызваны прежде всего различием в ширине запрещенной зоны н соответственно в высоте потенциального барьера на р-а-переходе (рнс.
9.8). Обратные ветви ВАХ не представляют практического интереса, так как полупроводниковые излучатели с выпрямляющим электрическим переходом должны работать только при включении в прямом направлении. Следует, однако, иметь в виду, что пробивные напряжения полупроводниковых излучателей с выпрямляющим электрическим переходом не превышают нескольких вольт. Инерционность полупроводниковых излучателей характеризу- 369 ют временем нарастания импульса излучения и временем слада импульса излучения, которые принято измерять между уровнями излучения 0,1 и 0,9 от амплитуды импульса излучения. Эти времена составляют обычно единицы или десятые доли микросекунды.
Таким образом, времена нарастания и спада импульса излучения оказываются несущественными параметрами для полупроводниковых приборов отображения информации, предназначенных для визуальной индикации, так как инерционность глаза человека достаточно велика (около 50 мс). Наоборот, для инфракрасных излучающих диодов, которые предназначены для обработки информации без визуализации, времена нарастания н спада импульса излучения могут быть одними из основных параметров. й Р.з. ЭЛЕКТРОЛЮМИНЕСЦЕНТНййа ПОРОШКОШЕ ИЗЛУЧАТЕЛИ Принцип действия Электролюминесцентные порошковые излучатели — это одна из разновидностей излучающих полупроводниковых приборов, в которых используется злектролюминесценция злектролюминофора (см.
й 1.12). Электролюминесцентный порошковый излучатель представляет собой многослойную систему, состоящую из стеклянной и у подложки, на которую последова- тельно наносят проводящий про- Ф рд Ф, т зрачный электрод из оксидов различных металлов (5пОН !лйОз, СбО и др.), слой электролюминофора, защитный диэлектрический Рис. 9.9.
структура электролю- слой В Виде лакового покрытия илн мииесцеитиого порошкового из- тонкого слоя диоксида, либо оксида лу"ягеля кремния (510з, 5!О) и второго элек- à — стеклЯннаЯ подложка, т — про- трала (рИС 9 9) зрачиый электрод, 3 — слой электролюыииофсра; 4 — защитный Одним нз наиболее распростраслой; 5 — металлический электРо! НЕИНЫХ ЭЛЕКтРОЛЮМИНОфОРОВ ЯВЛЯ ется сульфид цинка ХпЬ, актнвированный для получения яркого свечения примесями меди, марганца и других элементов.
Зерна или поликрисгаллы сульфнда цинка скрепляются между собой диэлектрической связкой. Так как отдельные зерна порошка сульфнда цинка разделены диэлектрической связующей прослойкой, электролюминесцентные конденсаторы могут работать только прн переменном напряжении, т. е. возбуждение электролюмниофора происходит под действием электрического поля. Под действием приложенного напряжения происходит ионизация прнмесных атомов электролюминофора либо в результате туинелирования электронов с прнмесных уровней в зону проводимости (электростатнческая ионизация), либо в результате 370 ударной ионизации в сильном электрическом поле в обедненных поверхностных слоях зерен сульфида цинка. После возбуждения поверхностных слоев зерен электролюминофора происходит процесс высвечивания электролюминофора— рекомбинация носителей заряда с выделением избыточной энергии в виде квантов света.
Наряду с излучательной рекомбинацией происходит н безызлучательная рекомбинация, прн которой избыточная энергия выделяется в виде квантов тепловой энергии. Цвет излучения определяется шириной запрещенной зоны электролюмниофора и глубиной залегания энергетических уровней рекомбинационных ловушек в запрещенной зоне. Длительность процесса высвечивания (послесвечение) зависит от времени жизни неосновных носителей заряда и от наличия в электро.
люминофоре ловушек захвата„которые могут существенно увеличить эффективное время жизни носителей. Основные характеристики н параметры Одним из важнейших параметров электролюминесцентного порошкового излучателя является эффективная яркость при определенной частоте переменного напряжения и прн определенном значении этого напряжения или плотности тока.
дяй/н Эффективная яркость электролюминесцентных порошковых излуча- тйлг» г вй телей зависит от приложенного на- хп пряжения (рис. 9.10). Яркосгная характеристика иелинейна, так как процесс увеличения избыточной кон- ер центрации носителей заряда при ударной ионизация и прн туннельном эффекте характеризуется сте- ур пенными зависимостями от напряжения (илн от напряженности элек- й ув йв ев ее »7е ав трического поля). Большая ~елин~йность яркост- Рис. 9дц яркостиая карактерисных характеристик оказывается По- тика электролюмииесцеитиого лезной прн создании электролюми- поРошкового излучателя несцентных матричных экранов и преобразователей изображения, так как дает возможность получить большую контрастность изображения н большую разрешающую способность.
Крутизну яркостной характеристики иногда оценивают кратностью изменения яркости прн уменьшении напряжения на электролюминесцентном излучателе в два раза от номинального значения. Кратность изменения яркости электролюминесцентных порошковых излучателей не превышает 25. Зависимость эффективной яркости от частоты переменного 37! напряжения (рис. 9.10) объясняется увеличением числа волн яркости в единицу времени при увеличении частоты.
Спектр излучаемого электролюминесцентным порошковым излучателем света характеризуют длиной волны, соответствующей максимуму спектральной характеристики излучения. Эта длина волны зависит от разности энергий уровней, между которыми происходит переход электронов при нзлучательной рекомбинации. й РДС ЭЛЕИТРОУНОМИНЕСЦЕНТНЫЕ ПЛЕНОЧНЫЕ ИЗЛУЧАТЕЛИ Принцип действия Электролюминесцентные пленочные излучатели отличаются от электролюминесцентных порошковых излучателей тем, что между двумя электродами в них находится однородная поликристаллическая пленка электролюминофора, созданная термическим испарением с последующим осаждением в вакууме. Так как в электролюминесцентных пленочных излучателях отсутствует диэлектрическая связка в электролюминофоре, они могут работать и на постоянном токе. Возбуждение электролюмииофора, т.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
