Achoimre
In 2014, bronnadh Duais Nobel ar Isamu Akasaki, Hiroshi Amano, agus Shuji Nakamura chun dé-óidí astaithe solais ghorm a chruthú, a d'éascaigh forbairt foinsí solais bán geal agus atá tíosach ar fhuinneamh. Le blianta beaga anuas,Dé-óidí astaithe solais (LEDanna) Tá níos mó agus níos mó ag dul i bhfód ar an earnáil soilsithe baile agus ar ollmhargaí eile. Féachann an t -airteagal seo le forbhreathnú a sholáthar ar fhisic na soilse, na príomhthoradh a chríochnaigh i nduais Nobel 2014, agus an poitéinseal a bhaineann le caomhnú fuinnimh a d'fhéadfadh soilse a éascú.
1. Réamhrá
Bhí dé-óidí astaithe solais (LEDanna) mar chuid lárnach den saol laethúil ar feadh roinnt blianta, ag teacht le lampaí táscairí agus le cianrialtáin infridhearg sna 1960í. Mar sin féin, deonaíodh Duais Nobel san Fhisic in 2014 go sonrach le haghaidh soilse gorma, a chuir ar chumas táirgeadh solais bháin a tháirgeadh. Tá sé mar aidhm ag an airteagal seo an fhisic bhunúsach LED a shoiléiriú chun a bpoitéinseal a léiriú mar astairí solais níos fearr, go háirithe le haghaidh feidhmchlár soilsithe. Cuirfidh sé stair ghairid ar fáil freisin ar na aireagáin a chuir le soilse nua -aimseartha agus a mhíníonn an réasúnaíocht atá taobh thiar de Dhuais Nobel 2014 san fhisic a bronnadh ar Akasaki, Amano, agus Nakamura. I ndeireadh na dála, scrúdóidh mé an bhfuil caomhnú fuinnimh mar thoradh ar na soilse comhaimseartha, agus níos praiticiúla, má tá sé ciallmhar go heacnamaíoch do thomhaltóirí aonair a cheannachBolgáin faoi stiúirle haghaidh soilsiú baile.
2. Conas a fheidhmíonn soilse leathsheoltóra?
Soláthróidh an chuid seo forbhreathnú gairid ar stair an leictrea -chlaontachta, ag díriú ar leictrea -fhrith -sheoltacht na leathsheoltóirí neamhorgánacha, agus ina dhiaidh sin cur síos ar an bhfisic atá mar bhunús comhaimseartha. Is é an leictrea -chlaonadh an feiniméan ina n -astaítear solas nuair a théann sruth leictreach trí shubstaint. D'fhéadfaí a mhaíomh go bhfuil bolgáin ghealbhruthacha (an bolgán "" Edison ") ina leictreamailimín; Mar sin féin, sa chás seo, téann an sreabhadh reatha an t -ábhar, agus torthaí astaíochta solais ó theocht ardaithe an fhiliméid amháin. Dá bhrí sin, tá sé níos cruinne tagairt a dhéanamh do leictrea -chlaonadh nuair a éascaíonn an sreabhadh reatha an mheicníocht astaíochta solais go díreach. Tharla HJ Round, a bhí fostaithe ag an Marconi Company i 1907, a bhí fostaithe ag an Marconi Company. Rinne sé claonadh ar eiseamal cairbíd sileacain (dá ngairtear carborundum ansin) agus bhreathnaigh sé ar sholas dathanna difriúla de réir an tsocrúcháin leictreoidí agus an voltais a cuireadh i bhfeidhm. Níor thuig sé an feiniméan ag an am sin. Dhá scór bliain ina dhiaidh sin, bhain Oleg Losev, teicneoir óg Rúiseach ag Saotharlann Raidió Nizhny Novgorod, dul chun cinn suntasach amach i mbreathnóireacht thurgnamhach agus i dtuiscint ar dé-óidí astaithe solais sileacain. Go sonrach, chuir sé paitinn isteach i 1929 a chuimsíonn an t -éileamh ina dhiaidh sin: "Tá an t -aireagán atá beartaithe fostaithe ag brathadóir carborundum agus is éard atá i gceist le brathadóir a leithéid de bhrathadóir a úsáid i bhfeidhmiú optúil i bhfoinsí teagmhála agus i bhfoinse theilgean agus i bhfoinse chun an t -eolas a theilgean a éascú go díreach mar a theilgean a chur i dteilgean mar gheall ar an bhfoinsí éadrom a bhaineann le hiascaireacht a dhéanamh ar an bhfoinsí a theilgean mar a bhíonn an t -éadrom mar a bhíonn an t -in ann, nasctha le ciorcad reatha modhnaithe. " Tá sé seo fíor-shuntasach: Rinne oibrí 26- bliain d'aois a bhfuil oideachas foirmiúil teoranta san fhisic paitinniú ar aistriú ard-ráta sonraí ag baint úsáide as modhnú leictreach foinse solais leathsheoltóra i 1929. Sna 1940idí, mar thoradh ar thuiscint agus rialú feabhsaithe leathsheoltóirí cruthaíodh an chéad acomhal P -N, agus ina dhiaidh sin aireagán an chéad trasraitheoir. D'fhéadfaí na soilse tosaigh a bhaineann úsáid as acomhail P-I-N dea-fhorbartha a dhéanamh agus a fheabhsú dá bhrí sin.
Is substaint é leathsheoltóir a féidir a seoltacht a athrú trí eisíontais ar a dtugtar dopants a thabhairt isteach. Is éard atá i leathsheoltóirí neamhorgánacha ná ábhair chriostalach cosúil le sileacain (IR), arsenide gallium (GAAS), fosfar Indium (INP), agus nítríd gallium (GAN), arb iad is sainairíonna bandaí fuinnimh do leictreoin. Tagraítear don bhanda fuinnimh is fearr mar an banna valence, atá líonta le leictreoin i leathsheoltóir neamhdhóite, ach tá an banna fuinnimh níos airde ina dhiaidh sin, ar a dtugtar an banna seolta, fós folamh go hiomlán i leathsheoltóir neamhdhóite. Tagraítear don éagothroime fuinnimh idir íosmhéid an bhanda seolta agus an banda is airde i Valence mar bhearna bhanda an leathsheoltóra. Tá an próiseas astaíochta solais i leathsheoltóir simplí: Nuair a bhíonn leictreon sa bhanda seolta agus tá folúntas ann sa bhanda valence (ar a dtugtar poll), is féidir leis an leictreon banda seolta aistriú chun an stát folamh a áitiú sa bhanda valence, ag scaoileadh an difríocht fuinnimh (an bhearna banna) mar ghrianghraf astaithe (Fíor 1). An leictreon agus an poll athimíneacha, as a dtagann astaíocht fótóin. Tarlaíonn an próiseas seo i bhformhór na leathsheoltóirí, le heisceachtaí suntasacha ar a dtugtar leathsheoltóirí indíreacha, amhail sileacain nó gearmáiniam, áit nach gceadaítear astaíocht fótóin go díreach, rud a fhágann nach bhfuil neamhéifeachtúlacht shuntasach ann. Chun leathsheoltóra faoi stiúir a dhéanamh, tá sé riachtanach leictreoin a shuíomh i gcomhthráth sa bhanda seolta agus poill sa bhanda valence laistigh den ábhar. Is é seo an áit a bhfuil tábhacht ag baint le dópáil. Feidhmíonn leathsheoltóra intreach mar inslitheoir, mar go bhfanann na leictreoin sa bhanda valence doghluaiste mar gheall ar easpa stáit atá ar fáil le haghaidh gluaiseachta leictreonaí; Mar sin féin, is féidir leathsheoltóirí a dhópáil i dhá bhéasa ar leith. Nuair a ionchorpraítear eisíontais sa chriostal le leictreon breise in aghaidh an adamh, aistríonn na leictreoin bharrachais seo go dtí an banna seolta. Mar shampla, mar thoradh ar roinnt adamh GA le hadaimh Si i gcriostal GaAs, tá dópáil N-de chineál, arb iad is sainairíonna leictreoin sa bhanda seolta. Os a choinne sin, is féidir neamhíonachtaí a thabhairt isteach nach féidir leictreon a thabhairt isteach, rud a fhágann go bhfuil dópáil P-cineál mar thoradh air, arb é is sainairíonna ann ná poill a bheith ann sa bhanda valence. Gné ríthábhachtach is ea go bhfuil dopants ina n -adaimh mhionlaigh taobh istigh den struchtúr criostail: is féidir le adamh dópála amháin i measc milliún adamh caighdeánach seoltacht leictreach a fheabhsú go suntasach. Tá sé riachtanach máistreacht a dhéanamh ar an leibhéal dópála chun tréithe leictreacha leathsheoltóirí a oiriúnú. Chuir an saineolas seo, a thosaigh sna 1940idí agus sna 1950í, na réabhlóidí i micrileictreonaic agus i optoelectronics. Is éard atá i gceist leis an gcumraíocht bhunúsach le haghaidh astaíochta solais ó leathsheoltóir ná comhtháthú N-chineáil (le leictreoin sa bhanda seolta) agus cineál P (le poill, nó easpa leictreoin, ábhair an bhanda valence). Nuair a chuirtear claontacht leictreach, leictreoin agus poill orthu, a thrasnaíonn i dtreoracha i gcoinne-áit a gcomhfhreagraíonn poll atá ag gluaiseacht ar chlé sa bhanda valence le leictreoin atá ag gluaiseacht ar dheis ag an acomhal PN, rud a fhágann go n-astaíonn ath-chomhcheangal a astaíonn fótóin (Fíor 2). Nuair a thuigeann an pobal taighde é, tháinig an gníomh riachtanach chun solais: an cumas criostail ardcháilíochta a shintéisiú le dópáil P-chineáil agus N-de chineál N-rialaithe go beacht. Taispeánadh an chéad cheann de na GaAs Infridhearg faoi stiúir i 1962, agus ina dhiaidh sin tháinig na LEDanna infheicthe tosaigh a d'fhorbair foirne eile i gcomharbacht. Mhol N. Holonyak, taighdeoir ag General Electric, don chóimhiotal Gaasp, a chuir ar a chumas an léasar dé -óid leathsheoltóra infheicthe a thaispeáint. Tá sé riachtanach aitheantas a thabhairt do N. Holonyak, atá, i measc nithe eile, tar éis tuiscint agus rialú a dhéanamh ar astaíochtaí solais leathsheoltóra. I 1963, thuar Nick Holonyak i Digest an Léitheora go gcuirfeadh soilse leathsheoltóra gach bolgán solais ar deireadh le haghaidh feidhmchlár soilsithe ginearálta, in ainneoin na soilse leathsheoltóra tosaigh a astaíonn solas an -éadrom agus a thaispeánann éifeachtúlachtaí de chodáin amháin de chéatadán mar gheall ar cháilíocht ábhartha níos lú. Cad iad na critéir a d'úsáid sé chun an tuar seo a ghiniúint? D'aithin Holonyak go bhfeidhmíonn bolgáin solais ghealbhruthacha mar an gcéanna le astailtí coirp dubh, ag táirgeadh cuar speictreach atá comhghaolaithe le teocht na filiméid; De réir mar a mhéadaíonn an teocht, aistríonn an speictream astaíochta i dtreo tonnfhaid níos giorra. Is iad na bolgáin ghealbhruthacha is éifeachtaí a scaoileann solas infridhearg den chuid is mó, rud atá neamhéifeachtach le haghaidh soilsithe agus ina ionad sin feidhmíonn sé mar fhoinse teasa. Tá srian bunúsach ar chomhshó na cumhachta leictreachais go cumhacht optúil infheicthe ag thart ar 5%. I soilse leathsheoltóra, tá an fhisic éagsúil go mór: is féidir beagnach 100% den chumhacht leictreach a chlaochlú go cumhacht optúil, le tonnfhad astaíochta dea -rialaithe (go háirithe, cinneann an bhearna banna an fuinneamh agus dá bhrí sin tonnfhad an fhótóin a astaítear). Is féidir le duine a shamhlú gléas atá feistithe le soilse a scaoileann thar roinnt tonnfhaid infheicthe, gach ceann acu ag taispeáint éifeachtúlacht chomhshó ard (aontacht más féidir), agus dá bhrí sin ceadaítear astaíocht solais bháin infheicthe (nó aon teaglaim roghnaithe dathanna infheicthe) gan caillteanais theirmeacha (Fíor 3). Ba chóir go bhfeidhmeodh sé seo, go teoiriciúil; Is é an t -aon dúshlán atá ann ná an aibíocht theicneolaíoch a theastaíonn chun soilse an -éifeachtúla a mhonarú ag tonnfhaid áirithe a bhaint amach. D'áitigh an iarracht seo taighdeoirí leathsheoltóra ar feadh na mblianta ina dhiaidh sin agus mar thoradh air sin bhí anDuais Nobel 2014.
Bunaíodh Shenzhen Benwei Soilsiú Teicneolaíocht Soilsiú, Ltd in 2010. Is fiontar náisiúnta ardteicneolaíochta é a chomhtháthaíonn dearadh, T&F, táirgeadh agus díolachán táirgí soilsithe laistigh agus lasmuigh agus is féidir leis OEM, ODM a dhéanamh.bwzm18@ledbenweilighting.com
