LED: n valoinen periaate

Kaikkiladattava työvalo, kannettava retkeilyvalojamonitoiminen ajovalaisinKäytä LED -lampputyyppiä. Ymmärtää diodin periaate, joka ensin ymmärtää puolijohteiden perustiedot. Puolijohdemateriaalien johtavat ominaisuudet ovat johtimien ja eristeiden välillä. Sen ainutlaatuiset piirteet ovat: Kun puolijohdetta stimuloivat ulkoiset valo- ja lämpöolosuhteet, sen johtava kyky muuttuu merkittävästi; Pienten määrien epäpuhtauksien lisääminen puhtaaseen puolijohteeseen lisää merkittävästi sen kykyä suorittaa sähköä. Pii (SI) ja germanium (GE) ovat yleisimmin käytettyjä puolijohteita nykyaikaisessa elektroniikassa, ja niiden ulkoelektronit ovat neljä. Kun pii- tai germanium -atomit muodostavat kidekivan, vierekkäiset atomit ovat vuorovaikutuksessa keskenään, niin että ulkoiset elektronit jakautuvat kahdella atomilla, jotka muodostavat kiteen kovalenttisen sidosrakenteen, joka on molekyylirakenne, jolla on vähän rajoituskykyä. Huoneen lämpötilassa (300 000) lämpövirheet saavat jotkut ulkoiset elektronit saamaan tarpeeksi energiaa murtautuakseen kovalenttisesta sidoksesta ja siitä tulee vapaata elektroneja, tätä prosessia kutsutaan sisäiseksi viritykseksi. Kun elektroni on sitoutunut vapaasti elektroniksi, kovalenttiseen sidokseen jätetään avoin työpaikka. Tätä avointa työpaikkaa kutsutaan reikiksi. Reiän ulkonäkö on tärkeä ominaisuus, joka erottaa puolijohteen kapellimestarista.

Kun pieni määrä pentavalenttia epäpuhtauksia, kuten fosforia, lisätään luontaiseen puolijohteeseen, sillä on ylimääräinen elektroni sen jälkeen, kun se on muodostanut kovalenttisen sidoksen muiden puolijohde -atomien kanssa. Tämä ylimääräinen elektroni tarvitsee vain hyvin pientä energiaa päästäkseen eroon sidoksesta ja siitä tulee vapaa elektroni. Tällaista epäpuhtauspuolisopimusta kutsutaan elektroniseksi puolijohdeksi (N-tyypin puolijohde). Kuitenkin lisäämällä pienen määrän kolmiulotteisia alkuaineiden epäpuhtauksia (kuten booria jne.) Luonnolliseen puolijohteeseen, koska sen ulkokerroksessa on vain kolme elektronia, kun se on muodostanut kovalenttisen sidoksen ympäröivien puolijohde -atomien kanssa, se luo vaaran kiteessä. Tällaista epäpuhtauspuolijohdetta kutsutaan Hole Semiconductoriksi (P-tyypin puolijohde). Kun N-tyypin ja P-tyypin puolijohteet yhdistetään, vapaiden elektronien ja reikien pitoisuudessa on ero niiden risteyksessä. Sekä elektronit että reiät ovat hajaantuneet kohti alempaa pitoisuutta, jättäen taakse ladatut, mutta liikkumattomat ionit, jotka tuhoavat N-tyypin ja P-tyypin alueen alkuperäisen sähköisen neutraalisuuden. Näitä liikkumattomia varautuneita hiukkasia kutsutaan usein avaruusvarauksiksi, ja ne on keskittynyt N- ja P -alueiden rajapinnan lähellä, jotta muodostuu erittäin ohut avaruusvaraus, jota kutsutaan PN -risteykseksi.

Kun eteenpäin suuntautuva puolueellisuusjännite levitetään PN-risteyksen molemmille päille (positiivinen jännite P-tyypin toiselle puolelle), reikät ja vapaat elektronit liikkuvat toistensa ympäri, luomalla sisäisen sähkökentän. Äskettäin injektoidut reikät yhdistyvät sitten vapaiden elektronien kanssa, toisinaan vapauttaen ylimääräistä energiaa fotonien muodossa, mikä on valo, jonka näemme LEDien lähettämät. Tällainen spektri on suhteellisen kapea, ja koska jokaisella materiaalilla on erilainen kaistaväli, emittoidujen fotonien aallonpituudet ovat erilaisia, joten LEDien värit määritetään käytettyjen perusmateriaalien avulla.