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Leuchtstoffe Festkörper Halbleiter Farben und Spektren Jan Delskamp, 08.12.2006.

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Präsentation zum Thema: "Leuchtstoffe Festkörper Halbleiter Farben und Spektren Jan Delskamp, 08.12.2006."—  Präsentation transkript:

1 Leuchtstoffe Festkörper Halbleiter Farben und Spektren Jan Delskamp,

2 2 Elektrische Eigenschaften von Festkörpern (Kristalle) dreidimensionale, periodische Strukturen z.B. Cu (Leiter), Si (Halbleiter), Diamant (Isolator) Spezifischer Widerstand Cu: 2*10 8 m, Si: 3*10 5 m Temperaturkoeffizient des spez. Widerstands Cu: +4* / K, Si: -70* / K Ladungsträgerdichte n Cu: 9*10 28 /m³, Si: /m³

3 3 Energieniveaus eines Cu-Atoms 1 Valenzelektron (1)

4 4 Energieniveaus zweier Cu-Atome Abstand: 260 pm Pauli-Prinzip: für jedes Elektron ein anderer Quantenzustand (2)

5 5 Energieniveaus eines Cu-Kristalls Verwischung der Zustände durch große Anzahl der Niveaus (3)

6 6 Energieniveaus eines Cu-Kristalls Niedrige Energiebänder sind schmal Hohe Energiebänder sind breit Überlagerung der Wellenfunktionen

7 7 Halbleiter Strom ist gerichtete Bewegung von freien, nicht gebundenen Elektronen (Valenzelektronen als Ladungsträger)

8 8 Leitung in verschiedenen Materialien (4)

9 9 Leitung in verschiedenen Materialien Hauptunterschied: Breite der Lückenenergie E L Halbleiter: Si ~1,1 eV, Ge ~4,8 eV Isolator: Diamant ~5,5 eV Ein Halbleiter ist ein Stoff mit einer Energielücke von eV

10 10 Leuchtstoffe Anforderungen und Eigenschaften: Lichtemission (400~800 nm) (5)

11 11 Mechanische / chemische Stabilität Einsatz im Hochvakuum niedriger Dampfdruck & geringe Ausgasung Langlebigkeit der Bildröhre keine ungewollte Reaktion mit anderen Stoffen Kurze Abklingzeit je nach Modell und Einstellung des TVs wird der Leuchtstoff 50 – 100 mal pro Sekunde zum Leuchten angeregt, Material sollte dann nicht mehr nachleuchten Hohe Energieausbeute = hohe Wirksamkeit Hohe Farbsättigung Sparsamkeit mit Material

12 12 Materialien Hauptsächlich Wirtsgitter, die mit Aktivatoren dotiert sind Also mit Leuchtstoffen gezielt verunreinigte Halbleiterkristalle

13 13 Dotierung Verhältnis Cu / ZnS ~ 1:10 6 (4a)

14 14 Funktionsprinzip Dotierung des Wirtskristalls mit Leuchtstoffen (6)

15 15 Funktionsprinzip Anregung des Wirtskristalls mit Elektronenstrahl (7)

16 16 Funktionsprinzip Energieabgabe als sichtbares Licht (8)

17 17 Funktionsprinzip Kristall leuchtet (grün) (9)

18 18 Energiebilanz Lichterzeugender Quantensprung: Donator Akzeptor-Übergang (9a)

19 19 (10)

20 20 Farben Als Aktivatoren verwenden wir: ZnS:Ag für BLAU ZnS:Cu für GRÜN Y 2 O 2 S:Eu für ROT

21 21 Für 3 Farben werden 3 Elektronenkanonen verwendet (11)

22 22 Helligkeit und Kontrast Je mehr Energie abgegeben wird, desto heller erscheinen die einzelnen Pixel (12)

23 23 Aufbringen der Farbstoffschicht Becherglas mit Aceton reinigen In 450 ml Ba(NO 3 ) 2 Lösung 0,034% 3 ml K 2 SiO 3 lösen und mit 1g Leuchtstoff mischen Auf Schirm (konkave Glasplatte) aufbringen und ca. 8h absetzen lassen

24 24 Schattenmaske Dient zur Strahlausrichtung auf Leuchtschirm runder Elektronenstrahl soll nur auf ein Leuchpunkt-Pixel treffen Für jedes Pixel ein Loch in der Maske (14)(13) Schlitzmaske Lochmaske

25 25 (15)

26 26 Farbfernsehen 1. Glühkathoden 2. Elektronenstrahlen 3. Bündelungsspulen 4. Ablenkungsspulen 5. Anodenanschluss 6. Schattenmaske 7. Leuchtstoffschicht 8. leuchtstoffbeschichtete Innenseite des Bildschirms (16)

27 27 Aufbau eines Farb-TV Gerätes Die 3 Elektronenstrahlen laufen zeilenweise von links nach rechts und belichten dabei die gewünschten Pixel Elektronischer Zeilenvorschub zum Anfang der nächsten Zeile Am Ende der letzten Zeile zurück zum Anfang der ersten Zeile 50~100 mal pro Sekunde

28 28 Aufbau eines Farb-TV Gerätes (17)

29 29 Quellenverzeichnis Inhalt: Haliday Physik Wikipedia Referat Leuchtstoffe von Prof. Jüstel Referat Leuchtstoffe für Kathodenstrahlröhren von Lina Rustam Grafiken: (1)-(4) Haliday (4a) selbst erarbeitet (5) (6)-(9) angelehnt an das Referat Leuchtstoffe für Kathodenstrahlröhren von Lina Rustam (9a) selbst erarbeitet (10) aus Leuchtstoffe für Kathodenstrahlröhren von Lina Rustam (11) selbst erarbeitet (12) aus Referat Leuchtstoffe von Prof. Jüstel (13)-(16) Wikipedia (17) aus Leuchtstoffe für Kathodenstrahlröhren von Lina Rustam


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