YUANNENGJI Dioden gehören zu den häufigsten Bauteilen in Halbleiterbauelementen. Die meisten Halbleiter bestehen aus dotierten Halbleitermaterialien (Atome und andere Substanzen). Das Leitermaterial von LEDs ist üblicherweise Galliumaluminiumarsenid. In reinem Galliumaluminiumarsenid, Alle Atome sind perfekt an ihre Nachbarn gebunden, Es bleiben keine freien Elektronen übrig, um den Strom zu verbinden.
In Leuchtdioden, wie sie beispielsweise in Digitaluhren verwendet werden, Die Größe der Lücke bestimmt die Frequenz der Photonen, mit anderen Worten, die Farbe des Lichts. Dabei emittieren alle Dioden Licht, Die meisten sind nicht sehr effizient. In gewöhnlichen Dioden, Das Halbleitermaterial selbst absorbiert einen Großteil der Lichtenergie und endet. LEDs sind mit einer Kunststoffbirne abgedeckt, um das Licht in eine bestimmte Richtung zu lenken.
Eine Form von Licht, die von Atomen freigesetzt werden kann. Es besteht aus vielen winzigen teilchenähnlichen Bündeln, die Energie und Impuls, aber keine Masse haben. Diese Teilchen werden Photonen genannt, Das sind die grundlegendsten Lichteinheiten. Photonen werden freigesetzt, weil sich Elektronen bewegen. In Atomen, Elektronen bewegen sich auf Bahnen um das Atom. Elektronen auf unterschiedlichen Umlaufbahnen haben unterschiedliche Energien. Allgemein gesprochen, Elektronen mit größerer Energie bewegen sich auf Bahnen, die weiter vom Kern entfernt sind. Wenn ein Elektron von einem niedrigeren Orbital auf ein höheres Orbital springt, das Energieniveau steigt, und umgekehrt, wenn es von einer höheren Orbitalfunktion auf eine niedrigere Orbitalfunktion fällt, Das Elektron gibt Energie ab. Die Energie wird in Form von Photonen freigesetzt. Tropfen mit höherer Energie setzen Photonen mit höherer Energie frei, die sich durch ihre hohe Frequenz auszeichnen.
Ein freies Elektron fällt von der P-Schicht durch die Diode in ein leeres Elektronenloch. Dies beinhaltet den Abfall vom Leitungsband auf eine niedrigere Orbitalfunktion, Das Elektron gibt also Energie in Form eines Photons ab. Dies geschieht bei jeder Diode, Man sieht die Photonen nur, wenn die Diode aus einem bestimmten Material besteht. In einer Standard-Siliziumdiode, Zum Beispiel, Die Atome sind so angeordnet, dass das Elektron beim Fallen über eine relativ kurze Distanz fällt, Die Atome sind so angeordnet, dass das menschliche Auge sie aufgrund der niedrigen Elektronenfrequenz nicht sehen kann.
LEDs haben gegenüber herkömmlichen Glühbirnen mehrere Vorteile. Der erste Grund ist, dass LEDs keinen Glühfaden haben, der durchbrennen könnte, damit sie länger halten. Zusätzlich, Die kleine Kunststoffbirne der LED macht die LED langlebiger. Außerdem lässt es sich einfacher in aktuelle elektronische Schaltkreise einbauen. Bei der Lichtemission herkömmlicher Glühbirnen entsteht viel Wärme.
Das ist eine völlige Energieverschwendung. Es sei denn, Sie nutzen das Licht als Heizung, Der größte Teil des effektiven Stroms geht nicht direkt in sichtbares Licht. LEDs geben sehr wenig Wärme ab, also relativ gesehen, desto mehr Strom wird direkt in Licht umgewandelt, desto weniger Energie wird benötigt.
Für LEDs mit sichtbarem Licht, wie sie beispielsweise in Digitaluhren verwendet werden, Die Größe der Lücke bestimmt die Frequenz der Photonen, oder mit anderen Worten, die Farbe des Lichts. Dabei emittieren alle Dioden Licht, Die meisten sind nicht sehr effizient. In gewöhnlichen Dioden, Das Halbleitermaterial selbst absorbiert einen Großteil der Lichtenergie und endet. LEDs werden von einer Kunststoffbirne abgedeckt, die das Licht in eine bestimmte Richtung bündelt.
LEDs haben gegenüber herkömmlichen Glühbirnen mehrere Vorteile. Der erste Grund ist, dass LEDs keinen Glühfaden haben, der durchbrennen könnte, damit sie länger halten. Zusätzlich, Die kleine Kunststoffbirne der LEDs macht sie langlebiger. Sie lassen sich auch einfacher in aktuelle elektronische Schaltkreise einbauen. Beim Lichtemissionsprozess herkömmlicher Glühlampen entsteht viel Wärme. Das ist eine völlige Energieverschwendung. Es sei denn, Sie nutzen das Licht als Heizung, Der größte Teil des effektiven Stroms geht nicht direkt in sichtbares Licht. LEDs geben sehr wenig Wärme ab, und relativ gesehen, desto mehr Strom wird direkt für Licht verwendet, desto weniger Energie wird benötigt.
Bisher, LEDs waren für die meisten Beleuchtungsanwendungen zu teuer, da sie aus fortschrittlichen Halbleitermaterialien bestehen. Der Preis für Halbleiterbauelemente ist in der Vergangenheit deutlich gesunken 10 Jahre, jedoch, Dies macht LEDs zu einer kostengünstigeren Beleuchtungsoption für ein breiteres Anwendungsspektrum. In naher Zukunft, LEDs werden in der Welttechnologie eine größere Rolle spielen.
Eine Leuchtdiode (LED) ist eine in Durchlassrichtung vorgespannte PN-Übergangsdiode aus Halbleitermaterialien. Sein Lichtemissionsmechanismus besteht darin, dass an beiden Enden des PN-Übergangs ein Vorwärtsstrom injiziert wird, die injizierten unausgeglichenen Träger (Elektron-Loch-Paare) rekombinieren und emittieren während des Diffusionsprozesses Licht. Dieser Emissionsvorgang entspricht im Wesentlichen dem spontanen Emissionsvorgang von Licht. Abhängig vom Ort des Lichtaustritts, LEDs können in Oberflächenemissionstypen und Kantenemissionstypen unterteilt werden. Die am häufigsten verwendete LED ist die InGaAsP/InP-Doppel-Heterojunction-Edge-Leuchtdiode.
Das Lichtemissionsprinzip von LEDs lässt sich auch durch die Bandstruktur des PN-Übergangs erklären. Die zur Herstellung von Halbleiter-Leuchtdioden verwendeten Materialien sind stark dotiert. Im thermischen Gleichgewichtszustand, Im N-Bereich gibt es viele Elektronen mit hoher Beweglichkeit, und es gibt mehr Löcher mit geringer Mobilität in der P-Region. Aufgrund der Begrenzung der PN-Übergangsbarriereschicht, Die beiden können unter normalen Bedingungen nicht auf natürliche Weise rekombinieren. Wenn eine Durchlassspannung an den PN-Übergang angelegt wird, Die Elektronen im Leitungsband des Rillenbereichs können die Barriere des PN-Übergangs verlassen und in den P-Bereich gelangen. Deshalb, wenn die Elektronen im Hochenergiezustand auf die Löcher in der Nähe des PN-Übergangs etwas seitlich des P-Bereichs treffen, Es kommt zur Lumineszenzrekombination. Das durch diese Lumineszenzrekombination emittierte Licht gehört zur spontanen Strahlung, und die Wellenlänge des ausgestrahlten Lichts wird durch die Bandlückenbreite Eg des Materials bestimmt.
Leuchtdioden haben wesentliche Vorteile wie eine hohe Zuverlässigkeit, lange ununterbrochene Verarbeitungszeit bei Raumtemperatur, und gute optische Leistungs-Strom-Linearität. Darüber hinaus, da diese Technologie einen relativ ausgereiften Stand erreicht hat, Der Preis ist sehr günstig. Deshalb, beim Design einiger einfacher optischer Fasersensoren, Wenn LED ist kompetent, Wenn man es als Lichtquelle wählt, können die Kosten des gesamten Sensors erheblich gesenkt werden. Aber, Der Lumineszenzmechanismus von LED weist viele Mängel auf, wie niedrige Ausgangsleistung, großer Abstrahlwinkel, Spektrallinienbreite, und geringe Reaktionsgeschwindigkeit. Deshalb, beim Design einiger Sensoren, die eine hohe Leistung benötigen, schnelle Modulationsrate, und gute Monochromatizität, Mit steigenden Kosten müssen andere Lichtquellen mit höherer Leistung ausgewählt werden.
Aufgrund der unterschiedlichen Bandlückenbreiten verschiedener Materialien, Leuchtdioden aus unterschiedlichen Materialien können Licht unterschiedlicher Wellenlänge aussenden. Zusätzlich, Einige Materialien haben unterschiedliche Bestandteile und Dotierungen, Zum Beispiel, einige haben sehr komplexe Bandstrukturen, und entsprechende indirekte Übergangsstrahlung, etc., Es gibt also verschiedene Leuchtdioden.