Gaismas LED princips

Vissuzlādējamais darba gaisma, Pārnēsājama kempinga gaismaundaudzfunkcionāls galvenais lukturisIzmantojiet LED spuldzes tipu. Lai izprastu diodes vadītā principu, vispirms izprast pusvadītāju pamatzināšanas. Pusvadītāju materiālu vadošās īpašības ir starp vadītājiem un izolatoriem. Tās unikālās iezīmes ir šādas: kad pusvadītāju stimulē ārējie gaismas un siltuma apstākļi, tā vadošā spēja ievērojami mainīsies; Neliela daudzuma piemaisījumu pievienošana tīram pusvadītājam ievērojami palielina spēju veikt elektrību. Silīcijs (SI) un germānijs (GE) ir visbiežāk izmantotie pusvadītāji mūsdienu elektronikā, un to ārējie elektroni ir četri. Kad silīcija vai germānija atomi veido kristālu, blakus esošie atomi mijiedarbojas viens ar otru, tā ka ārējos elektronus dala divi atomi, kas veido kovalento saites struktūru kristālā, kas ir molekulārā struktūra ar nelielu ierobežojumu spēju. Istabas temperatūrā (300k) termiskā ierosme liks dažiem ārējiem elektroniem iegūt pietiekami daudz enerģijas, lai atdalītos no kovalentās saites un kļūtu par brīviem elektroniem, šo procesu sauc par iekšējo ierosmi. Pēc tam, kad elektrons ir nesaistīts, lai kļūtu par brīvu elektronu, kovalentā saitē tiek atstāta vakance. Šo vakanci sauc par caurumu. Cauruma izskats ir svarīga iezīme, kas atšķir pusvadītāju no vadītāja.

Ja iekšējam pusvadītājam pievieno nelielu daudzumu pentavalenta piemaisījumu, piemēram, fosfora, tam būs papildu elektrons pēc kovalentās saites veidošanas ar citiem pusvadītāju atomiem. Šim papildu elektronam ir nepieciešama tikai ļoti maza enerģija, lai atbrīvotos no saites un kļūtu par brīvu elektronu. Šāda veida piemaisījumu pusvadītāju sauc par elektronisko pusvadītāju (N-tipa pusvadītājs). Tomēr, pievienojot nelielu daudzumu trīsvērtīgu elementu piemaisījumu (piemēram, boru utt.), Iekšējam pusvadītājam, jo ​​tam ir tikai trīs elektroni ārējā slānī, pēc kovalentās saites veidošanas ar apkārtējiem pusvadītāju atomiem tas radīs vakanci kristālā. Šāda veida piemaisījumu pusvadītāju sauc par caurumu pusvadītāju (P-Type Semiconductor). Kad tiek apvienoti N tipa un P veida pusvadītāji, to krustojumā ir atšķirīga brīvo elektronu un caurumu koncentrācija. Gan elektroni, gan caurumi ir izkliedēti zemākas koncentrācijas virzienā, atstājot aiz sevis uzlādētos, bet nekustīgos jonus, kas iznīcina N veida un P veida reģionu sākotnējo elektrisko neitralitāti. Šīs nekustīgās lādētās daļiņas bieži sauc par kosmosa lādiņiem, un tās ir koncentrētas netālu no N un P reģionu saskarnes, veidojot ļoti plānu kosmosa lādiņa reģionu, kas pazīstams kā PN krustojums.

Kad abiem PN krustojuma galiem (pozitīvs spriegums uz vienu P veida pusi) tiek pielietots uz priekšu novirzes spriegums, caurumi un brīvie elektroni pārvietojas viens otram, izveidojot iekšēju elektrisko lauku. Pēc tam nesen ievadītie caurumi rekombinē ar brīvajiem elektroniem, dažreiz izdalot lieko enerģiju fotonu veidā, kas ir gaisma, ko mēs redzam, ko izstaro gaismas diodes. Šāds spektrs ir salīdzinoši šaurs, un, tā kā katram materiālam ir atšķirīga joslu sprauga, izstaroto fotonu viļņu garumi ir atšķirīgi, tāpēc gaismas diožu krāsas nosaka izmantotie pamatmateriāli.