YUANNENGJI Диодите са едни от най-често срещаните устройства в полупроводниковите устройства. Повечето полупроводници са направени от легирани полупроводникови материали (атоми и други вещества). Проводният материал на светодиодите обикновено е галиев алуминиев арсенид. В чист галиев алуминиев арсенид, всички атоми са идеално свързани със своите съседи, не оставяйки свободни електрони за свързване на тока.
В светодиоди, като тези, използвани в цифровите часовници, размерът на празнината определя честотата на фотоните, с други думи, цвета на светлината. Докато всички диоди излъчват светлина, повечето не са много ефективни. В обикновени диоди, самият полупроводников материал абсорбира голяма част от светлинната енергия и завършва. Светодиодите са покрити с пластмасова крушка, за да фокусират светлината в определена посока.
Форма на светлина, която може да бъде освободена от атоми. Състои се от много малки снопове, подобни на частици, които имат енергия и импулс, но нямат маса. Тези частици се наричат фотони, които са най-основните единици на светлината. Фотоните се освобождават, защото електроните се движат наоколо. В атоми, електроните се движат по орбити около атома. Електроните в различни орбити имат различни енергии. Най-общо казано, електроните с по-голяма енергия се движат по орбити, по-далеч от ядрото. Когато един електрон скача от по-ниска орбитала към по-висока орбитала, енергийното ниво се повишава, и обратно, когато пада от по-висока орбитална функция към по-ниска орбитална функция, електронът освобождава енергия. Енергията се освобождава под формата на фотони. Капките с по-висока енергия освобождават фотони с по-висока енергия, които се характеризират с високата си честота.
Свободен електрон пада от слоя P-тип през диода в празна електронна дупка. Това включва падане от зоната на проводимост към по-ниска орбитална функция, така че електронът освобождава енергия под формата на фотон. Това се случва във всеки диод, вие просто виждате фотоните, когато диодът е направен от определен материал. В стандартен силициев диод, например, атомите са подредени по такъв начин, че когато електронът падне на сравнително кратко разстояние, атомите са подредени по такъв начин, че човешкото око не може да го види, защото честотата на електроните е толкова ниска.
Светодиодите имат няколко предимства пред традиционните крушки с нажежаема жичка. Първият е, че светодиодите нямат нишка, която да изгори, така че издържат по-дълго. Освен това, малката пластмасова крушка на светодиода прави светодиода по-издръжлив. Освен това може да се монтира по-лесно в настоящите електронни схеми. Процесът на излъчване на светлина в традиционните крушки с нажежаема жичка включва генериране на много топлина.
Това е пълна загуба на енергия. Освен ако не използвате светлината като нагревател, по-голямата част от ефективния ток не отива директно във видимата светлина. Светодиодите излъчват много малко топлина, така относително казано, толкова повече електричество отива директно в светлината, толкова по-малко енергия е необходима.
За светодиоди с видима светлина, като тези, използвани в цифровите часовници, размерът на празнината определя честотата на фотоните, или с други думи, цвета на светлината. Докато всички диоди излъчват светлина, повечето не са много ефективни. В обикновени диоди, самият полупроводников материал абсорбира голяма част от светлинната енергия и завършва. Светодиодите са покрити с пластмасова крушка, която фокусира светлината в определена посока.
Светодиодите имат няколко предимства пред традиционните крушки с нажежаема жичка. Първият е, че светодиодите нямат нишка, която да изгори, така че издържат по-дълго. Освен това, малката пластмасова крушка на светодиодите ги прави по-издръжливи. Те също могат да бъдат по-лесно монтирани в настоящите електронни схеми. Процесът на излъчване на светлина при традиционните лампи с нажежаема жичка включва генериране на много топлина. Това е пълна загуба на енергия. Освен ако не използвате светлината като нагревател, по-голямата част от ефективния ток не отива директно във видимата светлина. Светодиодите излъчват много малко топлина, и относително казано, колкото повече електроенергия се използва директно за светлина, толкова по-малко енергия е необходима.
До сега, Светодиодите са твърде скъпи за повечето осветителни приложения, тъй като са направени от усъвършенствани полупроводникови материали. Цената на полупроводниковите устройства е спаднала значително в миналото 10 Години, обаче, превръщайки светодиодите в по-рентабилна опция за осветление за по-широк спектър от приложения. В близко бъдеще, Светодиодите ще играят по-голяма роля в световните технологии.
Диод, излъчващ светлина (LED) е предубеден PN преходен диод, изработен от полупроводникови материали. Неговият механизъм за излъчване на светлина е, че когато се инжектира ток напред в двата края на PN прехода, инжектираните небалансирани носители (двойки електрон-дупка) рекомбинират и излъчват светлина по време на процеса на дифузия. Този процес на излъчване основно съответства на процеса на спонтанно излъчване на светлина. В зависимост от местоположението на светлинния изход, Светодиодите могат да бъдат разделени на тип повърхностно излъчване и тип излъчване на ръба. Най-често използваният светодиод е InGaAsP/InP светоизлъчващ диод с двоен хетеропреход.
Принципът на излъчване на светлина на светодиодите може да се обясни и с лентовата структура на PN прехода. Материалите, използвани за производството на полупроводникови диоди, излъчващи светлина, са силно легирани. В състояние на термично равновесие, има много електрони с висока подвижност в N областта, и има повече дупки с ниска подвижност в P региона. Поради ограничението на бариерния слой на PN прехода, двете не могат естествено да се рекомбинират при нормални условия. When a forward voltage is applied to the PN junction, the electrons in the conduction band of the groove region can escape the barrier of the PN junction and enter the P region. Следователно, when the electrons in the high energy state meet the holes in the vicinity of the PN junction slightly to the side of the P region, luminescence recombination occurs. The light emitted by this luminescence recombination belongs to spontaneous radiation, and the wavelength of the radiated light is determined by the bandgap width Eg of the material.
Light-emitting diodes have significant advantages such as high reliability, long continuous working time at room temperature, and good optical power-current linearity. Освен това, since this technology has been developed to a relatively mature level, its price is very cheap. Следователно, в дизайна на някои прости сензори за оптични влакна, ако LED е компетентен, избирането му като източник на светлина може значително да намали цената на целия сензор. Обаче, механизмът на луминесценция на LED определя, че има много недостатъци, като ниска изходна мощност, голям ъгъл на излъчване, ширина на спектралната линия, и ниска скорост на реакция. Следователно, при проектирането на някои сензори, които изискват висока мощност, бърза скорост на модулация, и добра монохроматичност, други източници на светлина с по-висока производителност трябва да бъдат избрани с цената на увеличаване на разходите.
Поради различната ширина на забранената лента на различните материали, светодиодите, изработени от различни материали, могат да излъчват светлина с различна дължина на вълната. Освен това, някои материали имат различни компоненти и допинг, например, някои имат много сложни лентови структури, и съответно индиректно преходно лъчение, и така нататък., така че има различни светодиоди.