اصل درخشان LED

همهنور کار قابل شارژ ، چراغ کمپینگ قابل حملوتچراغ جلو چند منظورهاز نوع لامپ LED استفاده کنید. برای درک اصل دیود منجر به درک دانش اساسی نیمه هادی ها. خصوصیات رسانا مواد نیمه هادی بین هادی ها و عایق ها است. ویژگی های منحصر به فرد آن عبارتند از: وقتی نیمه هادی توسط شرایط نور و گرما خارجی تحریک می شود ، توانایی رسانا آن به میزان قابل توجهی تغییر می کند. افزودن مقادیر کمی از ناخالصی ها به یک نیمه هادی خالص به طور قابل توجهی توانایی آن در انجام برق را افزایش می دهد. سیلیکون (SI) و ژرمانیوم (GE) رایج ترین نیمه هادی های الکترونیکی مدرن هستند و الکترون های بیرونی آنها چهار است. هنگامی که اتم های سیلیکون یا ژرمانیوم یک کریستال را تشکیل می دهند ، اتم های همسایه با یکدیگر در تعامل هستند ، به طوری که الکترون های بیرونی توسط دو اتم به اشتراک گذاشته می شوند ، که ساختار پیوند کووالانسی در کریستال را تشکیل می دهد ، که یک ساختار مولکولی با توانایی محدودیت کمی است. در دمای اتاق (300K) ، تحریک حرارتی باعث می شود برخی از الکترون های بیرونی انرژی کافی برای جدا شدن از پیوند کووالانسی و تبدیل شدن به الکترونهای آزاد دریافت کنند ، این فرایند تحریک ذاتی نامیده می شود. بعد از اینکه الکترون بدون محدودیت به یک الکترون آزاد تبدیل شد ، جای خالی در پیوند کووالانسی باقی می ماند. به این جای خالی سوراخ گفته می شود. ظاهر یک سوراخ یک ویژگی مهم است که یک نیمه هادی را از یک هادی متمایز می کند.

هنگامی که مقدار کمی از ناخالصی پنتاوال مانند فسفر به نیمه هادی ذاتی اضافه شود ، پس از ایجاد پیوند کووالانسی با سایر اتم های نیمه هادی ، یک الکترون اضافی خواهد داشت. این الکترونی اضافی فقط برای خلاص شدن از اوراق بهادار و تبدیل شدن به یک الکترون رایگان ، فقط به انرژی بسیار کمی احتیاج دارد. این نوع نیمه هادی ناخالصی نیمه هادی الکترونیکی (نیمه هادی نوع N) نامیده می شود. با این حال ، اضافه کردن مقدار کمی از ناخالصی های سه ظرفیتی عناصر (مانند بور و غیره) به نیمه هادی ذاتی ، زیرا فقط در لایه بیرونی سه الکترون دارد ، پس از ایجاد پیوند کووالانسی با اتم های نیمه هادی اطراف ، جای خالی در کریستال ایجاد می کند. این نوع نیمه هادی ناخالصی نیمه هادی سوراخ (نیمه هادی از نوع P) نامیده می شود. هنگامی که نیمه هادی های نوع N و از نوع P ترکیب می شوند ، در غلظت الکترونهای آزاد و سوراخ در محل اتصال آنها تفاوت وجود دارد. هر دو الکترون و سوراخ به سمت غلظت پایین تر پراکنده می شوند و یونهای شارژ اما بی حرکت را پشت سر می گذارند که بی طرفی الکتریکی اصلی مناطق از نوع N و P را از بین می برند. این ذرات با شارژ بی حرکت غالباً بارهای فضایی نامیده می شوند و در نزدیکی رابط مناطق N و P متمرکز می شوند تا یک منطقه بسیار نازک از بار فضایی تشکیل دهند که به عنوان محل اتصال PN شناخته می شود.

هنگامی که یک ولتاژ تعصب رو به جلو در هر دو انتهای محل اتصال PN (ولتاژ مثبت به یک طرف از نوع P) اعمال می شود ، سوراخ ها و الکترون های آزاد در اطراف یکدیگر حرکت می کنند و یک میدان الکتریکی داخلی ایجاد می کنند. سوراخ های تازه تزریق شده سپس با الکترونهای آزاد نوترکیب می شوند و گاهی اوقات انرژی اضافی را به شکل فوتون ها آزاد می کنند ، که نوری است که ما می بینیم توسط LED ها ساطع می شود. چنین طیف نسبتاً باریک است و از آنجا که هر ماده شکاف باند متفاوتی دارد ، طول موج فوتون های ساطع شده متفاوت است ، بنابراین رنگ LED ها توسط مواد اصلی مورد استفاده تعیین می شوند.