Svetlobno načelo LED

VsePonavadna delovna luč, Prenosna lučka za kampiranjeinVečfunkcionalni žarometiUporabite tip LED žarnice. Da bi razumeli načelo diode, ki ga vodi dioda, najprej razumete osnovno znanje polprevodnikov. Prevodne lastnosti polprevodniških materialov so med prevodniki in izolatorji. Njegove edinstvene značilnosti so: Ko polprevodnika spodbuja zunanja svetloba in vročinski pogoji, se bo njegova prevodna sposobnost bistveno spremenila; Dodajanje majhnih količin nečistoč čistemu polprevodniku znatno poveča njegovo sposobnost vodenja električne energije. Silicij (SI) in Germanium (GE) sta najpogosteje uporabljeni polprevodniki v sodobni elektroniki, njihovi zunanji elektroni pa so štirje. Ko silicijevi ali germanijevi atomi tvorijo kristal, sosednji atomi medsebojno delujejo, tako da se zunanji elektroni delijo z obema atomama, kar tvori kovalentno strukturo vezi v kristalu, ki je molekularna struktura z malo omejitve. Pri sobni temperaturi (300k) bo toplotno vzbujanje nekaj zunanjih elektronov dobilo dovolj energije, da se lahko oddaljijo od kovalentne vezi in postanejo prosti elektroni, ta postopek se imenuje intrinzično vzbujanje. Ko je elektron nevezan, da postane prosti elektron, je v kovalentni vezi ostalo prosto delovno mesto. To prosto delovno mesto se imenuje luknja. Videz luknje je pomembna značilnost, ki loči polprevodnik od prevodnika.

Ko se v intrinzični polprevodnik doda majhna količina pentavalentne nečistoče, kot je fosfor, bo imela dodatni elektron, potem ko bo tvorila kovalentno vez z drugimi polprevodniškimi atomi. Ta dodatni elektron potrebuje le zelo majhno energijo, da se znebi vezi in postane prosti elektron. Tovrstni nečistoč polprevodnik se imenuje elektronski polprevodnik (polprevodnik tipa N). Kljub temu, da dodate majhno količino trivalentnih elementarnih nečistoč (na primer borov itd.), V last polprevodnika, ker ima v zunanji plasti le tri elektrone, potem ko bo oblikoval kovalentno vez z okoliškimi polprevodniškimi atomi, bo ustvarilo prosto delovno mesto v kristalu. Tovrstni nečistoč polprevodnik se imenuje luknja polprevodnik (polprevodnik tipa P). Ko se polprevodniki tipa N in P združijo, obstaja razlika v koncentraciji prostih elektronov in lukenj na njihovem stičišču. Tako elektroni kot luknje se razpršijo proti spodnji koncentraciji, za seboj pa puščajo nabiti, a nepremični ioni, ki uničujejo prvotno električno nevtralnost regij tipa N in P. Ti nepremični delci se pogosto imenujejo vesoljski naboji in so koncentrirani v bližini vmesnika N in P regij, da tvorijo zelo tanko območje vesoljskega naboja, ki je znano kot PN Junction.

Ko se na obeh koncih PN stika nanese napetost naprej (pozitivna napetost na eno stran tipa P), se luknje in prosti elektroni gibljejo okoli drugega, kar ustvari notranje električno polje. Na novo vbrizgane luknje se nato rekombinirajo s prostimi elektroni, včasih sproščajo odvečno energijo v obliki fotonov, ki je svetloba, ki jo vidimo z LED. Tak spekter je razmeroma ozek, in ker ima vsak material drugačno vrzel v pasu, so valovne dolžine fotonov različni, zato so barve LED -jev določene z osnovnimi uporabljenimi materiali.