●從火把開始,人類如何尋找光明?
同學們,大家好!歡迎來到《大學》,今天我想跟大家交流的是神奇的第三代半導(dǎo)體。
在介紹第三代半導(dǎo)體之前,我先給大家介紹兩個在廈門大學校園里的故事。同學們進入廈門大學以后,都會看到在廈門大學校園里面有兩棟樓,一棟叫做囊螢樓,一棟叫做映雪樓,是取自于中國古代兩個非常著名的故事。
“囊螢”講的是晉代一位叫做車胤的青年。因為家里窮,晚上讀書的時候沒有照明的燈。怎么辦呢?夏天他就用一個布囊,到野外去采集螢火蟲,用螢火蟲的光來照亮他讀的書,所以這個故事叫“囊螢”。
“映雪”講的是冬天到雪地里用雪反射微弱的光線來讀書,所以叫做“映雪”。
在廈門大學校園里面還有另外一個故事。
1937年,抗戰(zhàn)開始以后,因為廈門島受到了日軍威脅,所以當時薩本棟校長就決定廈門大學整體搬遷到閩西的一個小城——長汀。但是搬過去以后,整個城里沒有電燈,學生學習沒有電燈照明,薩本棟校長就把政府配給他自己用的一輛小汽車里面的發(fā)動機拆下來發(fā)電。
這個就是薩校長的那輛小汽車。這就是原來的照片。這個就解決了當時學生在長汀上學時照明的問題。
所以當時大家都說,薩校長給大家送來了燈光。
這兩個故事串起來都有一個主題,這個主題是什么?就是照明。
人類的照明可以說經(jīng)歷了一個非常長期、復(fù)雜的演變過程,人類的照明史或者說照明的技術(shù)發(fā)展史,就是人類文明史的一個縮影。
大家可能知道,最早的照明是來自于什么?都是利用自然光源。最早用太陽來照明,可以用篝火、火把。所有這些都是天然產(chǎn)物,利用自然的光源進行照明。
一直到了19世紀,到了1878年,人類才第一次有了我們今天看到的白熾燈,照明進入了“電氣時代”,真正可以用我們完全可控的方式實現(xiàn)照明。
今天的白熾燈比過去已經(jīng)有了進步,但是因為物理上的限制,它發(fā)光的效率依然很難突破15%的大家公認的界限。
后來,隨著技術(shù)的進步,發(fā)明了水銀燈。水銀燈它跟白熾燈的照明機理就不一樣。水銀燈是靠激發(fā)氣體,它是一種輝光放電、氣體放電發(fā)光。比起白熾燈效率要高一些,但是它的效率按照今天的觀點來看也是有上限的。
隨著技術(shù)的進步,一方面人類希望能夠提升發(fā)光的效率,另外一方面我們也希望發(fā)展全固體的燈。它很耐用,同時一般情況下它的壽命也會很長。這個時候,隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展,LED也應(yīng)運而生。
我們廈門承辦金磚會晤這個會議的時候,整個廈門市也被裝點得非常漂亮,而裝點它的最主要電光源就是LED。
●從手機到航天飛船,現(xiàn)代社會為何離不開它?
從半導(dǎo)體被發(fā)現(xiàn),特別是從半導(dǎo)體進入大規(guī)模的生產(chǎn)、應(yīng)用到今天,大體上經(jīng)過了三代,通常都稱它們?yōu)榈谝淮雽?dǎo)體、第二代半導(dǎo)體、第三代半導(dǎo)體。
第一代半導(dǎo)體大家都比較熟悉,最典型的就是硅。今天我們所用的各種半導(dǎo)體器件里,有超過90%的產(chǎn)品都是用硅來做的。硅的特點,第一是工藝非常成熟,技術(shù)上很成熟;第二是它相對來說比較便宜,它的原材料就是二氧化硅,各種砂子都可以用來提煉出硅。但是從物理學家角度來看,這個材料也有它的局限性,就是硅很難發(fā)光,它的發(fā)光效率很低,很難讓它發(fā)出我們所需要的光。所以第一代半導(dǎo)體,通常不能用來做發(fā)光器件。
第二代半導(dǎo)體,我們早期也稱之為化合物半導(dǎo)體,主要的代表是砷化鎵、磷化銦這樣的半導(dǎo)體。第二代半導(dǎo)體和硅的差別是什么呢?就是第二代半導(dǎo)體因為它的能量間隔,比起第一代半導(dǎo)體來說又寬了一點,就使得它有各種組合的方式。因此用第二代半導(dǎo)體通過不同的組合方式,就有可能實現(xiàn)比我們現(xiàn)在看到的大面積光伏電池有更高的能量轉(zhuǎn)換效率。我們現(xiàn)在看到的大面積使用的硅的太陽能電池板一般在20%,好的可以到22%,如果用化合物半導(dǎo)體可以做到40%以上。
而現(xiàn)在中國上天的這些材料,無論是飛船,還是我們的空間站,像嫦娥、玉兔、月球車等等,用到的太陽能電池板都是用化合物半導(dǎo)體做的。這個技術(shù)廈門大學也做了非常大的貢獻,現(xiàn)在有70%的器件就是由廈門大學和合作單位來供應(yīng)的。這個技術(shù)的主要貢獻者就是廈門大學的康俊勇教授,他今天也參加了我們的活動。以上我講的是第二代半導(dǎo)體。
我們現(xiàn)在講的第三代半導(dǎo)體是什么樣的材料呢?第三代半導(dǎo)體最典型的代表就是氮化物半導(dǎo)體,特別是氮化鎵,以及跟它相關(guān)的氮化鋁、氮化銦。三族氮化物半導(dǎo)體是最典型的第三代半導(dǎo)體。有了這個氮化物半導(dǎo)體,我們就可以發(fā)展藍光的LED,發(fā)展綠光的LED,以及通過組合,發(fā)展白光的LED。我們今天看到的各種五彩繽紛的顯示屏,大部分手機其實也都是用的液晶屏,背后的光源都是LED的。
正是因為有了LED技術(shù),特別是第三代半導(dǎo)體驅(qū)動的、能夠發(fā)出各種各樣顏色光的LED的技術(shù),我們才有了今天五彩繽紛的世界,我們才能看到流光溢彩的建筑照明,才能看到那么美麗的城市景觀。
●2000億度!有了它一年能省這么多電
LED的發(fā)展過程一方面是尋求電光源,叫“照明革命”,尋求照明技術(shù)的突破。但實際上另外還有一個很重要的特點,就是固態(tài)照明技術(shù)變成一個非常好的節(jié)能減排技術(shù),LED變成一個低碳光源。******指出:“我們要加快推進節(jié)能減排和污染防治,給子孫后代留下天藍、地綠、水凈的美好家園。”LED技術(shù),恰恰就是為改善我們的環(huán)境,減少能量消耗,從而為我們的生態(tài)文明建設(shè)作出貢獻。
LED節(jié)能的效果如何呢?非常了不得。2017年,我們因為推廣了LED,全中國實現(xiàn)節(jié)電將近2000億度。這個數(shù)字接近了2014年澳大利亞全國的用電量,所以這是一個非常了不起的成就。
-
led
+關(guān)注
關(guān)注
242文章
23256瀏覽量
660629 -
半導(dǎo)體
+關(guān)注
關(guān)注
334文章
27305瀏覽量
218192 -
白熾燈
+關(guān)注
關(guān)注
1文章
154瀏覽量
24815
原文標題:從火把到LED,聽廈大校長講述“照明革命”背后的故事
文章出處:【微信號:cnledw2013,微信公眾號:CNLED網(wǎng)】歡迎添加關(guān)注!文章轉(zhuǎn)載請注明出處。
發(fā)布評論請先 登錄
相關(guān)推薦
評論