Festkörper Halbleiter Farben und Spektren

Präsentation zum Thema: "Festkörper Halbleiter Farben und Spektren"—  Präsentation transkript:

1 Festkörper Halbleiter Farben und Spektren
Leuchtstoffe Festkörper Halbleiter Farben und Spektren Jan Delskamp,

2 Elektrische Eigenschaften von Festkörpern (Kristalle)
dreidimensionale, periodische Strukturen z.B. Cu (Leiter), Si (Halbleiter), Diamant (Isolator) Spezifischer Widerstand r Cu: 2*108 W/m, Si: 3*105 W/m Temperaturkoeffizient des spez. Widerstands a Cu: +4*103 1/K, Si: -70*103 1/K Ladungsträgerdichte n Cu: 9*1028 /m³, Si: 1016 /m³

3 Energieniveaus eines Cu-Atoms
(1) 1 Valenzelektron

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

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

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

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

8 Leitung in verschiedenen Materialien
(4)

9 Leitung in verschiedenen Materialien
Hauptunterschied: Breite der Lückenenergie EL 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 Leuchtstoffe Anforderungen und Eigenschaften:
Lichtemission (400~800 nm) (5)

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

13 Dotierung (4a) Verhältnis Cu / ZnS ~ 1:106

14 Funktionsprinzip Dotierung des Wirtskristalls mit Leuchtstoffen (6)

15 Funktionsprinzip Anregung des Wirtskristalls mit Elektronenstrahl (7)

16 Funktionsprinzip Energieabgabe als sichtbares Licht (8)

17 Funktionsprinzip Kristall leuchtet (grün) (9)

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

19 (10)

20 Farben Als Aktivatoren verwenden wir: ZnS:Ag für BLAU ZnS:Cu für GRÜN
Y2O2S:Eu für ROT

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

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

23 Aufbringen der Farbstoffschicht
Becherglas mit Aceton reinigen In 450 ml Ba(NO3)2 Lösung 0,034% 3 ml K2SiO3 lösen und mit 1g Leuchtstoff mischen Auf Schirm (konkave Glasplatte) aufbringen und ca. 8h absetzen lassen

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

25 (15)

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

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 Aufbau eines Farb-TV Gerätes
(17)

29 Quellenverzeichnis Inhalt: Haliday „Physik“ Wikipedia
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 Inhalt: Haliday „Physik“ Wikipedia Referat „Leuchtstoffe“ von Prof. Jüstel Referat „Leuchtstoffe für Kathodenstrahlröhren“ von Lina Rustam