Šviesos LED principas

Viskasįkraunamas darbo šviesa, Nešiojama kempingo lemputėirDaugiafunkcinis priekinis žibintasNaudokite LED lemputės tipą. Norėdami suprasti diodų principą, pirmiausia supraskite pagrindines puslaidininkių žinias. Puslaidininkių medžiagų laidumo savybės yra tarp laidininkų ir izoliatorių. Unikalios savybės yra: Kai puslaidininkį stimuliuoja išorinė šviesos ir šilumos sąlygos, jo laidus sugebėjimas žymiai pasikeis; Pridedant nedidelius priemaišų kiekius prie gryno puslaidininkio, žymiai padidėja jo galimybė atlikti elektrą. Silicis (SI) ir germanis (GE) yra dažniausiai naudojami puslaidininkiai šiuolaikinėje elektronikoje, o jų išoriniai elektronai yra keturi. Kai silicio ar germanio atomai sudaro kristalą, kaimyniniai atomai sąveikauja tarpusavyje, todėl išorinius elektronus dalijasi du atomai, kurie sudaro kovalentinę jungties struktūrą kristale, o tai yra molekulinė struktūra, turinti mažai suvaržymų. Kambario temperatūroje (300K) šiluminis sužadinimas privers kai kuriuos išorinius elektronus gauti pakankamai energijos, kad atitrūktų nuo kovalentinio ryšio ir taptų laisvaisiais elektronais, šis procesas vadinamas vidiniu sužadinimu. Po to, kai elektronas yra nesusijęs, kad taptų nemokamu elektronu, kovalentiniame ryšyje paliekama laisva vieta. Ši laisva vieta vadinama skylė. Skylės atsiradimas yra svarbi savybė, išskirianti puslaidininkį nuo laidininko.

Kai prie vidinio puslaidininkio pridedama nedidelis pentavalentinių priemaišų, tokių kaip fosforas, bus pridedamas, jis turės papildomą elektroną, suformavus kovalentinį ryšį su kitais puslaidininkių atomais. Šiam papildomam elektronui reikia tik labai mažos energijos, norint atsikratyti ryšio ir tapti nemokamu elektronu. Toks priemaišų puslaidininkis vadinamas elektroniniu puslaidininkiu (N tipo puslaidininkiu). Tačiau pridedant nedidelį kiekį trivalenčių elementinių priemaišų (pvz., Boro ir kt.) Prie vidinio puslaidininkio, nes išoriniame sluoksnyje yra tik trys elektronai, po to, kai suformavo kovalentinį ryšį su aplinkiniais puslaidininkių atomais, jis sukurs laisvą kristale. Toks priemaišų puslaidininkis vadinamas skylių puslaidininkiu (P tipo puslaidininkiu). Kai sujungiami N tipo ir P tipo puslaidininkiai, jų sankryžoje skiriasi laisvųjų elektronų ir skylių koncentracija. Tiek elektronai, tiek skylės yra išsklaidytos link mažesnės koncentracijos, paliekant įkrautus, bet nejudrus jonus, kurie naikina originalų N tipo ir P tipo regionų elektrinį neutralumą. Šios nejudrios įkrautos dalelės dažnai vadinamos erdvės krūviais, ir jos koncentruojamos šalia N ir P sričių sąsajos, kad sudarytų labai ploną kosminio krūvio sritį, vadinamą PN sankryža.

Kai abiejuose PN jungties galuose (teigiama įtampa į vieną p tipo pusę), skylės ir laisvieji elektronai juda vienas kitam, sukuriant vidinį elektrinį lauką. Tada naujai sušvirkštos skylės tada rekombinuoti su laisvaisiais elektronais, kartais išlaisvindamos energijos perteklių fotonų pavidalu, tai yra šviesa, kurią matome šviesos diodus. Toks spektras yra palyginti siauras, ir kadangi kiekviena medžiaga turi skirtingą juostos tarpą, išmetamų fotonų bangos ilgis yra skirtingi, todėl šviesos diodų spalvos lemia naudojamos pagrindinės medžiagos.