LED -i helendav põhimõte

Kõiklaetav töövalgus, kaasaskantav telkimisvalgusjamultifunktsionaalne esilaternKasutage LED -pirni tüüpi. Dioodi LED -i põhimõtte mõistmiseks mõistke kõigepealt pooljuhtide põhiteadmisi. Pooljuhtmaterjalide juhtivad omadused on juhtmete ja isolaatorite vahel. Selle ainulaadsed omadused on järgmised: kui pooljuhti stimuleerivad välised valguse- ja soojuseadmed, muutub selle juhtiv võime märkimisväärselt; Väikeste lisandite lisamine puhtale pooljuhile suurendab märkimisväärselt selle võimet elektrit juhtida. Räni (SI) ja germaanium (GE) on moodsa elektroonikas kõige sagedamini kasutatavad pooljuhid ja nende välimised elektronid on neli. Kui räni või germaaniumi aatomid moodustavad kristalli, interakteeruvad naaberaatomid üksteisega, nii et välised elektronid jagavad kahe aatomiga, mis moodustab kristalli kovalentse sideme struktuuri, mis on vähese piiranguvõimega molekulaarstruktuur. Toatemperatuuril (300K) paneb termiline ergastus mõned välised elektronid saama piisavalt energiat, et kovalentsest sidemest lahku minna ja saada vabadeks elektroniteks, seda protsessi nimetatakse sisemiseks ergastuseks. Pärast seda, kui elektron on sidumata vaba elektroniks, jäetakse kovalentsesse sidemesse vakantsus. Seda vaba ametikohta nimetatakse auguks. Augu välimus on oluline omadus, mis eristab pooljuhti juhist.

Kui sisemisele pooljuhile lisatakse väike kogus pentavalentset ebapuhta, näiteks fosforit, on sellel lisaelektron pärast kovalentse sideme moodustamist teiste pooljuhtide aatomitega. See lisaelektron vajab sidemest vabanemiseks ja vaba elektroniks saamiseks ainult väga väikest energiat. Sellist lisandite pooljuhti nimetatakse elektrooniliseks pooljuhiks (N-tüüpi pooljuht). Kui lisate sisemisele pooljuhile väikese koguse kolmevalentseid elementaarseid lisandeid (näiteks booron jne), kuna sellel on välimises kihis ainult kolm elektroni, tekitab see pärast ümbritsevate pooljuhtide aatomitega kovalentse sideme moodustamist, see tekitab kristallis vaba kohtingu. Sellist lisandite pooljuhti nimetatakse Hole'i ​​pooljuhiks (p-tüüpi pooljuht). Kui N-tüüpi ja P-tüüpi pooljuhid on ühendatud, on nende ristmikul erinevus vabade elektronide ja aukude kontsentratsioonis. Nii elektronid kui ka augud on hajutatud madalama kontsentratsiooni poole, jättes maha laetud, kuid liikumatud ioonid, mis hävitavad N-tüüpi ja P-tüüpi piirkondade algse elektrilise neutraalsuse. Neid liikumatuid laetud osakesi nimetatakse sageli kosmoselaenguks ja need koonduvad N- ja P -piirkondade liidese lähedale, moodustades kosmoselaengu väga õhukese piirkonna, mida nimetatakse PN -ristmikuks.

Kui PN-ristmiku mõlemale otsale (positiivne pinge P-tüüpi ühe külje suhtes) mõlemale otsale kantakse ettepoole suunatud pinget, liiguvad augud ja vabad elektronid üksteise ümber, luues sisemise elektrivälja. Äsja süstitud augud rekombineerivad seejärel vabade elektronidega, vabastades mõnikord liigse energia footonite kujul, mis on valgus, mida näeme LED -ide poolt. Selline spekter on suhteliselt kitsas ja kuna igal materjalil on erinev ribavahe, on footonite lainepikkused erinevad, nii et LED -ide värvid määravad kasutatud põhimaterjalid.