module)。最早是在1970年由西门康公司率先将模块原理引入电力电子技术领域,是采用模块封装形式,具有三个PN结的四层结构的大功率半导体器件。
可控硅模块的优点
体积小、重量轻、结构紧凑、可靠性高、外接线简单、互换性好、便于维修和安装;结构重复性好,装置的机械设计可以简化,价格比分立器件低等诸多优点,因而在一诞生就受到了各大电力半导体厂家的热捧,并因此得到长足发展。
可控硅模块的分类
可控硅模块从X芯片上看,可以分为可控模块和整流模块两大类,从具体的用途上区分,可以分为:普通晶闸管模块(MTC\MTX)、普通整流管模块(MDC)、普通晶闸管、整流管混合模块(MFC)、快速晶闸管、整流管及混合模块(MKC\MZC)、非绝缘型晶闸管、整流管及混合模块(也就是通常所说的电焊机专用模块MTG\MDG)、三相整流桥输出可控硅模块(MDS)、单相(三相)整流桥模块(MDQ)、单相半控桥(三相全控桥)模块(MTS)以及肖特基模块等。
先让我们从光源的发展开始吧。在古希腊神话故事中,创造了人类之神普罗米修斯为了使人们能够获得永恒的光明,不惜触怒最高之神宙斯,把能驱走黑暗,带来温暖和光明的火种偷偷带给人类,自己却受到了残酷的惩罚。这个故事不仅说明了光明对人类的重要,也反映了人类在追逐光明的道路上所付出的种种苦难。
在19世纪爱迪生发明电灯之前,人类实现照明的方式非常简单,那就是直接借助各种火源的直射光,例如蜡烛、油灯等等。这些发光设备虽然在人类的历史长河中点燃了漫漫岁月,却因为极低的发光效率和发光质量,只能尘封在历史的博物馆中,进入20世纪后,随着人类新工业革命的爆发,以爱迪生发明的新式白炽灯为代表的照明设备,正式成为人类生产生活中的主流发光设备。
在白炽灯出现之后,人类社会的电力照明设备大致经过了三个重要的发展阶段,这三个阶段中的代表性光源分别为荧光灯、高强度气体放电灯和LED光源。其中高强度气体放电灯由于对使用环境要求严格,成本较高,目前还不是民用领域的主流照明设备,所以,和我们日常生活息息相关的光源设备,也就只有白炽灯、荧光灯和LED光源这三大类。
在这三大类光源中,LED照明技术是出现时间最晚,优点最多的一种照明技术,因此,自从20世纪60年代出现以来,伴随着近代半导体技术的发展,得到了大量的普及应用,特别是进入21世纪之后,由LED照明技术衍生而出的LED显示技术和LED辅助显示技术,已经显露越来越强烈的发展势头。
除了在日常电力照明领域正在普及的LED光源,目前在显示领域和LED有关的设备主要有两种:一是直接使用LED成像的LED显示屏,另一种就是利用LED的优良发光特性,把LED作为电视背光源使用的新型液晶电视。另一种曝光率较高的OLED显示技术,虽然只比LED多了一个字母,但是由于技术层面较大的差距,可以看成一类全新的显示技术,因此并不在本文的探讨范围之内。
以下就是LED的发展史:
1907年Henry Joseph Round 第一次在一块碳化硅里观察到电致发光现象。由于其发出的黄光太暗,不适合实际应用;更难处在于碳化硅与电致发光不能很好的适应,研究被摒弃了。二十年代晚期Bernhard Gudden和Robert Wichard 在德国使用从锌硫化物与铜中提炼的的黄磷发光。再一次因发光暗淡而停止。
1936年,George Destiau出版了一个关于硫化锌粉末发射光的报告。随着电流的应用和广泛的认识,最终出现了“电致发光”这个术语。 二十世纪50年代,英国科学家在电致发光的实验中使用半导体砷化镓发明了第一个具有现代意义的LED,并于60年代面世。据说在早期的试验中,LED需要放置在液化氮里,更需要进一步的 *** 作与突破以便能高效率的在室温下工作。第一个商用LED仅仅只能发出不可视的红外光,但迅速应用于感应与光电领域。 60年代末,在砷化镓基体上使用磷化物发明了第一个可见的红光LED。磷化镓的改变使得LED更高效、发出的红光更亮,甚至产生出橙色的光。
到70年代中期,磷化镓被使用作为发光光源,随后就发出灰白绿光。LED采用双层磷化镓蕊片(一个红色另一个是绿色)能够发出黄色光。就在此时,俄国科学家利用金刚砂制造出发出黄光的LED。尽管它不如欧洲的LED高效。但在70年代末,它能发出纯绿色的光。
80年代早期到中期对砷化镓磷化铝的使用使得第一代高亮度的LED的诞生,先是红色,接着就是黄色,最后为绿色。到20世纪90年代早期,采用铟铝磷化镓生产出了桔红、橙、黄和绿光的LED。 第一个有历史意义的蓝光LED也出现在90年代早期,再一次利用金钢砂—早期的半导体光源的障碍物。依当今的技术标准去衡量,它与俄国以前的黄光LED一样光源暗淡。
90年代中期,出现了超亮度的氮化镓LED,随即又制造出能产生高强度的绿光和蓝光铟氮镓Led。 超亮度蓝光蕊片是白光LED的核心,在这个发光蕊片上抹上荧光磷,然后荧光磷通过吸收来自蕊片上的蓝色光源再转化为白光。就是利用这种技术制造出任何可见颜色的光。今天在LED市场上就能看到生产出来的新奇颜色,如浅绿色和粉红色。 有科学思想的读者到现在可能会意识到LED的发展经历了一个漫长而曲折的历史过程。事实上,最近开发的LED不仅能发射出纯紫外光而且能发射出真实的“黑色”紫外光。那么LED发展史到低能走多远,不得而知。也许某天就能开发出能发X射线的LED。早期的LED只能应用于指示灯、早期的计算器显示屏和数码手表。而现在开始出现在超亮度的领域。将会在接下的一段时间继续下去。
第三章:什么叫LED
所谓LED,就是发光二极管(light emitting diode),顾名思义发光二极管是一种可以将电能转化为光能的电子器件,具有二极管的特性。基本结构为一块电致发光的半导体模块,封装在环氧树脂中,通过针脚作为正负电极并起到支撑作用.
发光二极管的结构主要由PN结芯片、电极和光学系统组成。当在电极上加上正向偏压之后,使电子和空穴分别注入P区和N区,当非平衡少数载流子与多数载流子复合时,就会以辐射光子的形式将多余的能量转化为光能。其发光过程包括三个部分:正向偏压下的载流子注入、复合辐射和光能传输。 在LED得两端加上正向电压,电流从LED阳极流向阴极时,半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线。调节电流,便可以调节光的强度。可以通过改变电流可以变色,这样可以通过调整材料的能带结构和带隙,便可以多色发光.
还常接触到其他两类发光二极管有:LD和UV LED。
LD(Laser Diode)半导体激光二极管,和LED类似,也是一个PN结,也是利用外电源向PN结注入电子来发光的。半导体激光器的结构通常由P层、N层和形成双异质结的有源层构成。体积小,耦合效率高,响应速度快。LD,光线比较集中,、质量轻、寿命长、结构简单而坚固,多应用于机箱的亮化.(如右图)
还有一类就是UV LED,UV(Ultraviolet Rays)即紫外光线,从LED原理中我们知道,LED是在半导体P-N结处流过正向电流时,能以高的转换效率辐射出200-1550m范围包括紫外、红外和可见光谱。紫外线是肉眼看不见的,是可见紫色光以外的一段电磁辐射,波长在10到400nm的范围.通常按其性质的不同又细为几下几段:
真空紫外线(Vacuum UV), 波长为10--200nm
短波紫外线(UV-C),波长为200--290nm
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