Prinsip LED yang bercahaya

Semuacahaya kerja yang boleh dicas semula, Cahaya perkhemahan mudah alihdanHeadlamp pelbagai fungsiGunakan jenis mentol LED. Untuk memahami prinsip diod LED, pertama untuk memahami pengetahuan asas semikonduktor. Ciri -ciri konduktif bahan semikonduktor adalah antara konduktor dan penebat. Ciri -ciri uniknya ialah: apabila semikonduktor dirangsang oleh keadaan cahaya dan haba luaran, keupayaan konduktifnya akan berubah dengan ketara; Menambah sedikit kekotoran kepada semikonduktor tulen dengan ketara meningkatkan keupayaannya untuk menjalankan elektrik. Silicon (SI) dan germanium (GE) adalah semikonduktor yang paling biasa digunakan dalam elektronik moden, dan elektron luarnya adalah empat. Apabila atom silikon atau germanium membentuk kristal, atom -atom jiran berinteraksi antara satu sama lain, supaya elektron luar menjadi dikongsi oleh kedua -dua atom, yang membentuk struktur ikatan kovalen dalam kristal, yang merupakan struktur molekul dengan keupayaan kekangan yang sedikit. Pada suhu bilik (300k), pengujaan haba akan membuat beberapa elektron luar mendapat tenaga yang cukup untuk melepaskan diri dari ikatan kovalen dan menjadi elektron bebas, proses ini dipanggil pengujaan intrinsik. Selepas elektron tidak terkawal menjadi elektron bebas, kekosongan ditinggalkan dalam ikatan kovalen. Kekosongan ini dipanggil lubang. Kemunculan lubang adalah ciri penting yang membezakan semikonduktor dari konduktor.

Apabila sedikit kekotoran pentavalen seperti fosforus ditambah kepada semikonduktor intrinsik, ia akan mempunyai elektron tambahan selepas membentuk ikatan kovalen dengan atom semikonduktor yang lain. Elektron tambahan ini hanya memerlukan tenaga yang sangat kecil untuk menghilangkan ikatan dan menjadi elektron bebas. Semikonduktor jenis ini dipanggil semikonduktor elektronik (semikonduktor N-jenis). Walau bagaimanapun, menambah sedikit kekotoran unsur trivalen (seperti boron, dan lain -lain) kepada semikonduktor intrinsik, kerana ia hanya mempunyai tiga elektron di lapisan luar, selepas membentuk ikatan kovalen dengan atom semikonduktor di sekelilingnya, ia akan mewujudkan kekosongan dalam kristal. Semikonduktor jenis ini dipanggil semikonduktor lubang (semikonduktor p-jenis). Apabila semikonduktor N-jenis dan p-jenis digabungkan, terdapat perbezaan kepekatan elektron dan lubang bebas di persimpangan mereka. Kedua-dua elektron dan lubang tersebar ke arah kepekatan yang lebih rendah, meninggalkan ion yang dikenakan tetapi tidak bergerak yang memusnahkan neutral elektrik asli dari kawasan N-jenis dan p-jenis. Zarah -zarah yang tidak berkesudahan ini sering dipanggil caj ruang, dan mereka tertumpu berhampiran antara muka kawasan N dan P untuk membentuk kawasan yang sangat nipis dari caj ruang, yang dikenali sebagai persimpangan PN.

Apabila voltan bias ke hadapan digunakan untuk kedua-dua hujung persimpangan PN (voltan positif ke satu sisi jenis p), lubang dan elektron bebas bergerak di antara satu sama lain, mewujudkan medan elektrik dalaman. Lubang -lubang yang baru disuntik kemudian digabungkan dengan elektron bebas, kadang -kadang melepaskan tenaga yang berlebihan dalam bentuk foton, yang merupakan cahaya yang kita lihat dipancarkan oleh LED. Spektrum sedemikian agak sempit, dan kerana setiap bahan mempunyai jurang band yang berbeza, panjang gelombang foton yang dipancarkan adalah berbeza, jadi warna LED ditentukan oleh bahan asas yang digunakan.