Lichtemittierende Dioden (LEDs) auf Basis des Materialsystems (In)AlGaN, die im ultravioletten (UV) Spektralbereich abstrahlen, werden unter anderem in der medizinischen Phototherapie, beim Pflanzenwachstum oder zur Desinfektion eingesetzt. Mit kurzwelligem UVC-Licht lassen sich auch Mikroben wie Viren inaktivieren, wodurch UV-LEDs auch dabei helfen können, die Ausbreitung von SARS-CoV-2 zu verringern. Allerdings nimmt im Langzeitbetrieb die optische Leistung der UV-LEDs schnell ab. Damit einher geht eine geringe Lebensdauer von einigen hundert bis tausend Stunden, die dem breiten Einsatz von UV-LEDs bislang im Weg steht.
Ziel dieser Arbeit war es, die physikalischen Ursachen zu finden, die zu der betriebsbedingten Leistungsabnahme von UVB- und UVC-LEDs führen. Hierzu wurde der Einfluss der LED-Betriebsparameter, des Chipdesigns, der Halbleiterschichtstruktur und deren Kristallqualität auf die Lebensdauer der LEDs untersucht. Dabei stellte sich die Stromdichte als der wesentliche Beschleunigungsfaktor der Degradation heraus, wofür eine mathematische Beschreibung hergeleitet wurde. Zudem wurde aufgedeckt, dass hohe Ladungsträgerdichten in der aktiven Zone die LED-Lebensdauer verkürzen. Durch eine verbesserte Kristallqualität ließ sich jedoch die Lebensdauer der LEDs signifikant auf mehr als 10.000 h erhöhen, was den breiten Einsatz von UV-LEDs ermöglicht.
Die experimentellen Ergebnisse in Verbindung mit theoretischen Simulationen des Ladungsträgertransports legen nahe, dass die betriebsbedingte Leistungsabnahme maßgeblich durch die Auger-Rekombination angetrieben wird. Im Ergebnis kann erstmalig ein quantitativ begründetes Degradationsmodell aufgestellt werden.
Aktualisiert: 2023-01-01
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In Analogie zu gewöhnlichen Leuchtdioden, können auch pn-Übergänge in gängigen Leistungshalbleiterbauelementen Licht emittieren.
Diese Arbeit beinhaltet Studien über die Eigenschaften der Lichtemission von Silizium und Siliziumkarbid Leistungshalbleiterbauelementen mit Fokus auf Dioden, MOSFETs sowie IGBTs: Es wird gezeigt, wie die durch Injektion hervorgerufene Elektrolumineszenz von vorwärts betriebenen pnÜbergängen in der Leistungselektronik zur Strommessung, Totzeitregelung oder zur Bestimmung der Sperrschichttemperatur genutzt werden kann.
Aktualisiert: 2021-08-18
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Diese Arbeit präsentiert zwei neue Messmethoden auf Basis der Elektrolumineszenz zur Charakterisierung von Solarzellen und -modulen. Beide Methoden nutzen die Strominjektion, um ein Lumineszenzbild zu quantifizieren. Der Unterschied zwischen den Methoden besteht in der zeitlichen Variation der Strominjektion bzw. Stromextraktion.
Bei der gepulsten Strominjektion sowie -extraktion hängt der zeitliche Verlauf der resultierenden Elektrolumineszenz von der effektiven Ladungsträgerlebensdauer in der untersuchten Solarzelle ab. Die eingeführte analytische Beschreibung der normierten periodischen Intensitätsdifferenz zwischen zwei unterschiedlich strommodulierten Lumineszenzbildern ist unabhängig von der Belichtungszeit der Bildaufnahme.
Bei der zeitlich konstanten Strominjektion ist die Amplitude der Lumineszenzintensität zusätzlich durch den lokalen Serienwiderstand bzw. Parallelwiderstand einer Solarzelle bestimmt. Die zweite entwickelte Methode dieser Arbeit ist in der Lage, Leistungsverluste von Photovoltaikmodulen durch mechanische Defekte sowie potentialinduzierte Degradation anhand eines einzelnen Lumineszenzbildes quantitativ zu bewerten. Der durch einen Defekt hervorgerufene Leistungsverlust gegenüber der ursprünglich nach dem Datenblatt verfügbaren Leistung wird präzise vorhergesagt.
Aktualisiert: 2020-12-26
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Aktualisiert: 2023-04-02
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Wie das Gebiet der Elektrolumineszenz hier begrenzt wurde und welche Gesichtspunkte für die Darstellung maßgebend waren, wird in der "Ein= leitung" zum Ausdruck gebracht. Obwohl versucht wurde, möglichst viel experimentelles Material von einheitlichem Standpunkt aus zu behandeln, so ist doch das hier zusammengefaßte Gebiet so stark im fluß aktiver Forschung, daß eine systematische Einordnung aller Versuchsergebnisse und theoretischen Deutungen noch nicht möglich ist. Als das Manuskript beendet wurde (Mai 1956), fand in Paris ein "Colloque de Luminescence" statt. Durch die dankenswerte Zusendung von Korrekturbogen der im Rahmen des Journal de physique et le Radium geplanten Veröffentlichung der Tagungsvorträge war es möglich, wenigstens einige der wichtigeren grundsätzlichen Ergebnisse dieser Tagung zu erwähnen. Diese und andere bis zur Drucklegung bekannt gewordene Arbeiten enthalten zum Teil von den hier bevorzugten abweichende Deutungen, insbesondere bezüglich Kapitel IV. Nach Meinung des Verfassers ist es aber nicht nötig geworden, die Darstellung grundsätzlich zu ändern. Im übrigen möchte ich zunächst dem Herausgeber und dem Verleger für erwiesene Geduld danken. Mein Dank gilt ferner dem United States Naval Ordnance Laboratory, dessen Verständnis für reine Forschung wesentlich zur Abfassung dieses Büchleins beigetragen hat. Schließlich gedenke ich vieler Diskussionen mit meinem jetzigen Mitarbeiter, Dr. Sol Nudelman, und, in den Jahren 1943/44, mit meinem damaligen Grazer Assistenten, Dr. Gerhard Passoth. Frank Matossi Inhaltsverzeichnis Seite Einleitung . . . . . . . , . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 I. Grundlegende Beobadttungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1. Gudden-Pohl-Effekt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 2. Dechene-Effekt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ,. . . . . . . . 6 3. Destriau-Effekt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ,. 8 11. Experimentelle Methoden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 4. Herstellung von Elektrolumineszenz-Phosphoren . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 5. Die Elektrolumineszenz-Zelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 6. Beobachtungsmethoden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Aktualisiert: 2023-04-01
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Die Spektroradiometrie hat durch die Verfügbarkeit empfindlicher Strahlungsempfänger und neuartiger Strahlungsquellen in den letzten Jahrzehnten für alle Spektralbereiche an Bedeutung gewonnen. Die Anwendungen reichen von der Messung der Strahlung ferner Sternensysteme über die Farbmessung an Textilien und Anstrichfarben bis zu klinisch-chemischen Untersuchungen z. B. des Blutserums. Das vorliegende Buch enthält die wichtigsten Grundlagen, Begriffe und Größen der Spektroradiometrie. Es behandelt die technischen Strahlungsquellen, die für die Aussonderung von Strahlung notwendigen Geräte, die für den Strahlungsnachweis erforderlichen Empfänger, die spektralen Kennzahlen von Materialien und die Zusammenhänge zwischen optischen Kennzahlen und Stoffkenngrößen wie z. B. der Konzentration. Dieses von Experten dieser Bereiche verfaßte Buch ist eine Einführung und Übersicht und soll darüber hinaus die Grundlage zu einer für die interdisziplinäre Kommunikation unverzichtbaren einheitlichen Sprachregelung bilden. Allen auf dem Gebiet der Laboratoriumsmedizin und anderen Gebieten der Spektroradiometrie Tätigen wird dieses Buch wertvolle Hilfe leisten.
Aktualisiert: 2023-02-02
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Aktualisiert: 2023-04-07
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Im Rahmen dieser Dissertation wird der Einfluss von den aktiven Bereich durchstoßenden Versetzungen auf die Lumineszenz-Eigenschaften von (AlGaIn)N-basierten Leuchtdioden mit Emissionswellenlängen um 400 nm untersucht. Der Schwerpunkt liegt dabei auf den sich aus einer reduzierten Versetzungsdichte ergebenden Möglichkeiten zur Variation des Schichtaufbaus des aktiven Bereichs und deren Einfluss auf das nicht-thermische Überrollen.
Aktualisiert: 2020-10-29
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Aktualisiert: 2023-04-07
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Aktualisiert: 2023-04-04
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Aktualisiert: 2021-01-07
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Wie das Gebiet der Elektrolumineszenz hier begrenzt wurde und welche Gesichtspunkte für die Darstellung maßgebend waren, wird in der "Ein= leitung" zum Ausdruck gebracht. Obwohl versucht wurde, möglichst viel experimentelles Material von einheitlichem Standpunkt aus zu behandeln, so ist doch das hier zusammengefaßte Gebiet so stark im fluß aktiver Forschung, daß eine systematische Einordnung aller Versuchsergebnisse und theoretischen Deutungen noch nicht möglich ist. Als das Manuskript beendet wurde (Mai 1956), fand in Paris ein "Colloque de Luminescence" statt. Durch die dankenswerte Zusendung von Korrekturbogen der im Rahmen des Journal de physique et le Radium geplanten Veröffentlichung der Tagungsvorträge war es möglich, wenigstens einige der wichtigeren grundsätzlichen Ergebnisse dieser Tagung zu erwähnen. Diese und andere bis zur Drucklegung bekannt gewordene Arbeiten enthalten zum Teil von den hier bevorzugten abweichende Deutungen, insbesondere bezüglich Kapitel IV. Nach Meinung des Verfassers ist es aber nicht nötig geworden, die Darstellung grundsätzlich zu ändern. Im übrigen möchte ich zunächst dem Herausgeber und dem Verleger für erwiesene Geduld danken. Mein Dank gilt ferner dem United States Naval Ordnance Laboratory, dessen Verständnis für reine Forschung wesentlich zur Abfassung dieses Büchleins beigetragen hat. Schließlich gedenke ich vieler Diskussionen mit meinem jetzigen Mitarbeiter, Dr. Sol Nudelman, und, in den Jahren 1943/44, mit meinem damaligen Grazer Assistenten, Dr. Gerhard Passoth. Frank Matossi Inhaltsverzeichnis Seite Einleitung . . . . . . . , . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 I. Grundlegende Beobadttungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1. Gudden-Pohl-Effekt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 2. Dechene-Effekt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ,. . . . . . . . 6 3. Destriau-Effekt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ,. 8 11. Experimentelle Methoden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 4. Herstellung von Elektrolumineszenz-Phosphoren . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 5. Die Elektrolumineszenz-Zelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 6. Beobachtungsmethoden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Aktualisiert: 2023-04-04
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Die Spektroradiometrie hat durch die Verfügbarkeit empfindlicher Strahlungsempfänger und neuartiger Strahlungsquellen in den letzten Jahrzehnten für alle Spektralbereiche an Bedeutung gewonnen. Die Anwendungen reichen von der Messung der Strahlung ferner Sternensysteme über die Farbmessung an Textilien und Anstrichfarben bis zu klinisch-chemischen Untersuchungen z. B. des Blutserums. Das vorliegende Buch enthält die wichtigsten Grundlagen, Begriffe und Größen der Spektroradiometrie. Es behandelt die technischen Strahlungsquellen, die für die Aussonderung von Strahlung notwendigen Geräte, die für den Strahlungsnachweis erforderlichen Empfänger, die spektralen Kennzahlen von Materialien und die Zusammenhänge zwischen optischen Kennzahlen und Stoffkenngrößen wie z. B. der Konzentration. Dieses von Experten dieser Bereiche verfaßte Buch ist eine Einführung und Übersicht und soll darüber hinaus die Grundlage zu einer für die interdisziplinäre Kommunikation unverzichtbaren einheitlichen Sprachregelung bilden. Allen auf dem Gebiet der Laboratoriumsmedizin und anderen Gebieten der Spektroradiometrie Tätigen wird dieses Buch wertvolle Hilfe leisten.
Aktualisiert: 2023-04-04
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