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LED是一种特殊的PN结二极管,由一层薄薄的半导体材料组成。
在LED中,电流的通过决定了导带中的电子与价带中的空穴的结合。
这种结合在可见光范围内以电磁辐射的形式释放能量。
因此,LED是一种将电能转化为光能的电-光换能器。
1962年,美国电气工程师和发明家尼克·何伦亚克(NiyakJr,出生于1928年)发明了第一种发光二极管,为半导体技术做出了很大贡献。
在老式的数字手表中(也包括在老式计算器和其他设备中),数字的显示由一个七段式显示器来完成,显示器中的发光二极管通常会发出红光或绿光,从而显示出数字。
LED发出的光(与辐射频率有关)的颜色取决于电子与空穴复合时释放出的能量的不同,这种不同又取决于构成半导体的材料。
最常用的LED材料有砷化镓(GaAs)、磷化镓(GaP)、磷砷化镓(GaAsP)、碳化硅(SiC)和铟镓氮(GaInN)。
非常有意思的是,LED也可以反过来工作。
如果被适当频率的光辐射,LED其实可以像光电模块一样,吸收辐射并产生电能。
这种功能可应用于不同的设备中,如距离传感器、颜色传感器、触觉传感器等。
● 液晶显示器
不过,如今大多数数字手表都不再使用LED显示器了,而是使用LCD,也就是液晶显示器(LiquidCrystalDisplay)。
其主要优点是功耗低,因此,如果电子设备由电池供电的话,液晶显示器会让设备的续航能力更强。
这里向大家简单介绍一下什么是液晶[15]。
在晶体中,组成粒子(原子、离子或分子)按照一定的几何形状在空间中有序排列,而这个几何形状就决定了晶体特定的对称性。
其结构的对称性会使晶体在不同的方向上具有不同的物理性质(如电学性质、光学性质或机械性质)。
这种特性被称为晶体的各向异性(anisotropy)。
当固体熔化时,其几何秩序和对称性一般会被破坏,得到的**会呈现出完美的各向同性,即在各个方向上呈现出相同的性质。
液晶是一种特殊的物质,与其他物质不同,它不能直接从固态变为液态,但它可以产生同时具有固态和液态特征的中间相(iephase),从而保持一定的各向异性。
1888年,奥地利植物学家和化学家弗里德里希·莱尼兹(Friedriitzer,1857—1927)发现了具有这种特性的物质。
在研究一种特殊的物质——胆固醇苯甲酸酯(Cholesterylbenzoate)时,他观察到,在加热到145℃后,这种物质熔解为混浊状的**,但随着温度的升高,**逐渐变得透明,直到在178.5℃的温度下又呈现出原始的颜色。
在冷却下来时,**又呈现出一种接近蓝色的颜色并最终结晶变回固体。
莱尼兹对这个独特的现象很感兴趣,于是向德国物理学家奥托·雷曼(OttoLehmann,1855—1922)请教。
雷曼用偏光显微镜研究该物质,并在一篇题为《论可流动的晶体》(OnFlowingCrystals)(发表于《物理化学杂志》,ZeitschriftfürPhysikalischeChemie)的文章中说明了他的研究结果,而这篇文章也成为现代液晶科学的“基石”
。
“液晶”
这一概念由雷曼提出,这位德国科学家是第一个尝试对这些材料的独特现象进行解释的人。
液晶与一般**不同,它保持着一定的分子组织。
正常**中存在大量的微观无序现象,而液晶则表现出一定程度的有序性。
且这种排列次序是可以通过调节温度、施加电场或磁场来改变的。
能通过温度的变化而形成液晶相(liquidephase)的物质称为热致液晶。
溶液中通过浓度变化而形成液晶相的物质则称为溶致液晶(lyotropicliquidcrystal)。
若某种物质想要表现得像液晶一样,它就必须具有某些特性分子。
首先,分子必须具有很强的各向异性。
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