YUANNENGJI Diode su jedan od najčešćih elemenata u poluvodičkim uređajima. Većina poluvodiča izrađena je od dopiranih poluvodičkih materijala (atoma i drugih tvari). Materijal vodiča LED dioda je obično galij aluminij arsenid. U čistom galij aluminijevom arsenidu, svi su atomi savršeno povezani sa svojim susjedima, ne ostavljajući slobodne elektrone za povezivanje struje.
U svjetlećim diodama, poput onih koji se koriste u digitalnim satovima, veličina razmaka određuje frekvenciju fotona, drugim riječima, boja svjetla. Dok sve diode emitiraju svjetlost, većina nije baš učinkovita. U običnim diodama, sam poluvodički materijal apsorbira mnogo svjetlosne energije i završava. LED diode su prekrivene plastičnom žaruljom koja usmjerava svjetlost u određenom smjeru.
Oblik svjetlosti koji mogu otpustiti atomi. Sastoji se od mnogo sićušnih snopova nalik česticama koji imaju energiju i zamah, ali nemaju masu. Te se čestice nazivaju fotoni, koje su najosnovnije jedinice svjetlosti. Fotoni se oslobađaju jer se elektroni kreću okolo. U atomima, elektroni se kreću po orbitama oko atoma. Elektroni u različitim orbitama imaju različite energije. Općenito govoreći, elektroni s većom energijom kreću se po orbitama što dalje od jezgre. Kada elektron skoči s niže na višu orbitalu, razina energije raste, i obrnuto, kada padne s više orbitalne funkcije na nižu orbitalnu funkciju, elektron oslobađa energiju. Energija se oslobađa u obliku fotona. Kapljice veće energije oslobađaju fotone veće energije, koje karakterizira njihova visoka učestalost.
Slobodni elektron pada iz sloja P-tipa kroz diodu u praznu elektronsku rupu. To uključuje pad s vodljivog pojasa na nižu orbitalnu funkciju, pa elektron oslobađa energiju u obliku fotona. To se događa u bilo kojoj diodi, samo vidite fotone kada je dioda napravljena od određenog materijala. U standardnoj silicijskoj diodi, na primjer, atomi su raspoređeni na takav način da kada elektron padne na relativno malu udaljenost, atomi su raspoređeni na takav način da ga ljudsko oko ne može vidjeti jer je frekvencija elektrona tako niska.
LED diode imaju nekoliko prednosti u odnosu na tradicionalne žarulje sa žarnom niti. Prvi je da LED diode nemaju žarnu nit koja bi mogla izgorjeti, pa dulje traju. Osim toga, mala plastična žarulja LED diode čini LED trajnijom. Također se može lakše uklopiti u postojeće elektroničke sklopove. Proces emitiranja svjetlosti u tradicionalnim žaruljama sa žarnom niti uključuje stvaranje velike količine topline.
Ovo je potpuni gubitak energije. Osim ako ne koristite svjetlo kao grijač, većina efektivne struje ne ide izravno u vidljivo svjetlo. LED emitiraju vrlo malo topline, tako relativno govoreći, što više elektriciteta ide izravno u svjetlost, potrebno je manje energije.
Za LED vidljivu svjetlost, poput onih koji se koriste u digitalnim satovima, veličina razmaka određuje frekvenciju fotona, ili drugim riječima, boja svjetla. Dok sve diode emitiraju svjetlost, većina nije baš učinkovita. U običnim diodama, sam poluvodički materijal apsorbira veliki dio svjetlosne energije i završava. LED diode prekrivene su plastičnom žaruljom koja usmjerava svjetlost u određenom smjeru.
LED diode imaju nekoliko prednosti u odnosu na tradicionalne žarulje sa žarnom niti. Prvi je da LED diode nemaju žarnu nit koja bi mogla izgorjeti, pa dulje traju. Osim toga, mala plastična žarulja LED dioda čini ih izdržljivijima. Također se mogu lakše uklopiti u postojeće elektroničke sklopove. Proces emitiranja svjetlosti tradicionalnih žarulja sa žarnom niti uključuje stvaranje velike količine topline. Ovo je potpuni gubitak energije. Osim ako ne koristite svjetlo kao grijač, većina efektivne struje ne ide izravno u vidljivo svjetlo. LED emitiraju vrlo malo topline, i relativno gledano, što se više električne energije koristi izravno za svjetlost, potrebno je manje energije.
Sve do sada, LED diode su bile preskupe za većinu rasvjetnih aplikacija jer su izrađene od naprednih poluvodičkih materijala. Cijena poluvodičkih uređaja značajno je pala u prošlosti 10 godine, međutim, čineći LED diode isplativijom opcijom rasvjete za širi raspon primjena. U bliskoj budućnosti, LED će igrati sve veću ulogu u svjetskoj tehnologiji.
Dioda koja emitira svjetlost (LED) je prednapredna dioda PN spoja izrađena od poluvodičkih materijala. Njegov mehanizam emitiranja svjetlosti je da kada se struja ubrizgava na oba kraja PN spoja, ubrizgani neuravnoteženi nosači (parovi elektron-šupljina) rekombinirati i emitirati svjetlost tijekom procesa difuzije. Ovaj proces emisije uglavnom odgovara procesu spontane emisije svjetlosti. Ovisno o mjestu izlaza svjetla, LED diode se mogu podijeliti na vrstu površinske emisije i vrstu rubne emisije. Najčešće korištena LED dioda je InGaAsP/InP svjetleća dioda s dvostrukim heterospojnim rubom.
Princip emitiranja svjetla LED dioda također se može objasniti vrpčastom strukturom PN spoja. Materijali koji se koriste za izradu poluvodičkih svjetlećih dioda jako su dopirani. U stanju toplinske ravnoteže, postoji mnogo elektrona s velikom mobilnošću u N području, a više je rupa s niskom pokretljivošću u P regiji. Zbog ograničenja sloja barijere PN spoja, to se dvoje ne može prirodno rekombinirati u normalnim uvjetima. Kada se na PN spoj dovede napon prema naprijed, elektroni u vodljivom pojasu područja utora mogu pobjeći barijeri PN spoja i ući u P područje. Stoga, kada se elektroni u visokoenergetskom stanju susreću s rupama u blizini PN spoja malo u stranu P područja, dolazi do rekombinacije luminiscencije. Svjetlost koju emitira ova rekombinacija luminiscencije pripada spontanom zračenju, a valna duljina izračene svjetlosti određena je širinom zabranjenog pojasa Eg materijala.
Svjetleće diode imaju značajne prednosti kao što je visoka pouzdanost, dugo kontinuirano vrijeme rada na sobnoj temperaturi, i dobru optičku linearnost struje. Štoviše, budući da je ova tehnologija razvijena do relativno zrele razine, cijena mu je vrlo jeftina. Stoga, u dizajnu nekih jednostavnih senzora s optičkim vlaknima, ako LED je nadležan, odabirom njega kao izvora svjetlosti može se znatno smanjiti trošak cijelog senzora. However, mehanizam luminiscencije LED-a određuje da ima mnogo nedostataka, kao što je niska izlazna snaga, veliki kut emisije, širina spektralne linije, i niska brzina odziva. Stoga, u dizajnu nekih senzora koji zahtijevaju veliku snagu, brza brzina modulacije, i dobru monokromatičnost, drugi izvori svjetla boljeg učinka moraju se odabrati po cijenu povećanja troškova.
Zbog različitih širina zabranjenog pojasa različitih materijala, svjetleće diode izrađene od različitih materijala mogu emitirati svjetlost različitih valnih duljina. Osim toga, neki materijali imaju različite komponente i doping, na primjer, neki imaju vrlo složenu vrpčastu strukturu, i odgovarajuće neizravno prijelazno zračenje, itd., pa postoje razne svjetleće diode.