YUANNENGJI Dioder er en af de mest almindelige enheder i halvlederenheder. De fleste halvledere er lavet af doterede halvledermaterialer (atomer og andre stoffer). Ledermaterialet i LED'er er normalt galliumaluminiumarsenid. I ren galliumaluminiumarsenid, alle atomer er perfekt bundet til deres naboer, efterlader ingen frie elektroner til at forbinde strømmen.
I lysdioder, som dem, der bruges i digitale ure, størrelsen af mellemrummet bestemmer frekvensen af fotonerne, med andre ord, lysets farve. Mens alle dioder udsender lys, de fleste er ikke særlig effektive. I almindelige dioder, selve halvledermaterialet absorberer meget af lysenergien og ender. LED'er er dækket af en plastikpære for at fokusere lyset i en bestemt retning.
En form for lys, der kan frigives af atomer. Det er sammensat af mange bittesmå partikellignende bundter, der har energi og momentum, men ingen masse. Disse partikler kaldes fotoner, som er de mest basale lysenheder. Fotoner frigives, fordi elektroner bevæger sig rundt. I atomer, elektroner bevæger sig i kredsløb omkring atomet. Elektroner i forskellige baner har forskellige energier. Generelt set, elektroner med større energi bevæger sig i baner længere væk fra kernen. Når en elektron hopper fra en lavere orbital til en højere orbital, energiniveauet stiger, og omvendt, når den falder fra en højere orbitalfunktion til en lavere orbitalfunktion, elektronen frigiver energi. Energien frigives i form af fotoner. Højere energidråber frigiver højere energifotoner, som er kendetegnet ved deres høje frekvens.
En fri elektron falder fra P-typelaget gennem dioden ind i et tomt elektronhul. Dette involverer fald fra ledningsbåndet til en lavere orbitalfunktion, så elektronen frigiver energi i form af en foton. Dette sker i enhver diode, man ser bare fotonerne, når dioden er lavet af et bestemt materiale. I en standard silicium diode, f.eks, atomerne er arrangeret sådan, at når elektronen falder over en forholdsvis kort afstand, atomerne er arrangeret på en sådan måde, at det menneskelige øje ikke kan se det, fordi elektronfrekvensen er så lav.
LED'er har flere fordele i forhold til traditionelle glødepærer. Den første er, at LED'er ikke har nogen glødetråd til at brænde ud, så holder de længere. Derudover, LED'ens lille plastikpære gør LED'en mere holdbar. Det kan også lettere monteres i nuværende elektroniske kredsløb. Processen med at udsende lys i traditionelle glødepærer involverer generering af meget varme.
Dette er totalt spild af energi. Medmindre du bruger lyset som varmelegeme, det meste af den effektive strøm går ikke direkte ind i synligt lys. LED'er udsender meget lidt varme, så relativt set, jo mere elektricitet, der går direkte ind i lyset, jo mindre energi er der brug for.
Til lysdioder til synligt lys, som dem, der bruges i digitale ure, størrelsen af mellemrummet bestemmer frekvensen af fotonerne, eller med andre ord, lysets farve. Mens alle dioder udsender lys, de fleste er ikke særlig effektive. I almindelige dioder, selve halvledermaterialet absorberer meget af lysenergien og ender. LED'er er dækket af en plastikpære, der fokuserer lyset i en bestemt retning.
LED'er har flere fordele i forhold til traditionelle glødepærer. Den første er, at LED'er ikke har nogen glødetråd til at brænde ud, så holder de længere. Derudover, den lille plastikpære af LED'er gør dem mere holdbare. De kan også lettere monteres i nuværende elektroniske kredsløb. The light-emitting process of traditional incandescent lamps involves the generation of a lot of heat. Dette er totalt spild af energi. Medmindre du bruger lyset som varmelegeme, det meste af den effektive strøm går ikke direkte ind i synligt lys. LED'er udsender meget lidt varme, and relatively speaking, the more electricity that is used directly for light, jo mindre energi er der brug for.
Until now, LEDs have been too expensive for most lighting applications because they are made of advanced semiconductor materials. The price of semiconductor devices has dropped significantly in the past 10 years, however, making LEDs a more cost-effective lighting option for a wider range of applications. In the near future, LEDs will play a larger role in world technology.
A light-emitting diode (LED) is a forward-biased PN junction diode made of semiconductor materials. Its light-emitting mechanism is that when a forward current is injected at both ends of the PN junction, the injected unbalanced carriers (electron-hole pairs) recombine and emit light during the diffusion process. This emission process mainly corresponds to the spontaneous emission process of light. Depending on the location of the light output, LEDs can be divided into surface emission type and edge emission type. The most commonly used LED is the InGaAsP/InP double heterojunction edge light-emitting diode.
The light-emitting principle of LEDs can also be explained by the band structure of the PN junction. The materials used to make semiconductor light-emitting diodes are heavily doped. In the thermal equilibrium state, there are many electrons with high mobility in the N region, and there are more holes with low mobility in the P region. Due to the limitation of the PN junction barrier layer, the two cannot naturally recombine under normal conditions. 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. Derfor, 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. Desuden, since this technology has been developed to a relatively mature level, its price is very cheap. Derfor, in the design of some simple optical fiber sensors, if LED is competent, choosing it as the light source can greatly reduce the cost of the entire sensor. Imidlertid, the luminescence mechanism of LED determines that it has many shortcomings, such as low output power, large emission angle, spectral line width, and low response speed. Derfor, in the design of some sensors that require high power, fast modulation rate, and good monochromaticity, other higher performance light sources have to be selected at the cost of increasing costs.
Due to the different bandgap widths of different materials, light-emitting diodes made of different materials can emit light of different wavelengths. Derudover, some materials have different components and doping, f.eks, some have very complex band structures, and corresponding indirect transition radiation, osv., so there are various light-emitting diodes.