YUANNENGJI A diódák a félvezető eszközök egyik leggyakoribb eszközei. A legtöbb félvezető adalékolt félvezető anyagokból készül (atomok és egyéb anyagok). A LED-ek vezetőanyaga általában gallium-alumínium-arzenid. Tiszta gallium-alumínium-arzenidben, minden atom tökéletesen kötődik szomszédaihoz, nem hagy szabad elektronokat az áram összekapcsolásához.
Fénykibocsátó diódákban, mint például a digitális órákban használtak, a rés mérete határozza meg a fotonok frekvenciáját, más szóval, a fény színe. Míg minden dióda fényt bocsát ki, a legtöbb nem túl hatékony. Közönséges diódákban, maga a félvezető anyag sok fényenergiát elnyel, és a végén. A LED-eket műanyag izzó borítja, hogy a fényt egy adott irányba fókuszálja.
A fény olyan formája, amelyet atomok bocsáthatnak ki. Sok apró részecskeszerű kötegből áll, amelyek energiával és lendülettel rendelkeznek, de tömegük nincs. Ezeket a részecskéket fotonoknak nevezzük, amelyek a fény legalapvetőbb egységei. Fotonok szabadulnak fel, mert az elektronok mozognak. Az atomokban, az elektronok az atom körüli pályán mozognak. A különböző pályán lévő elektronok energiája eltérő. Általánosságban szólva, nagyobb energiájú elektronok az atommagtól távolabbi pályákon mozognak. Amikor egy elektron alacsonyabb pályáról magasabb pályára ugrik, az energiaszint növekszik, és fordítva, amikor magasabb pályafunkcióról alacsonyabb pályafunkcióra esik, az elektron energiát szabadít fel. Az energia fotonok formájában szabadul fel. A nagyobb energiájú cseppek nagyobb energiájú fotonokat szabadítanak fel, amelyeket magas frekvenciájuk jellemez.
Egy szabad elektron a P-típusú rétegből a diódán keresztül egy üres elektronlyukba esik. Ez azt jelenti, hogy a vezetési sávból egy alacsonyabb orbitális funkcióba esik, tehát az elektron energiát bocsát ki foton formájában. Ez bármelyik diódában előfordul, csak akkor látod a fotonokat, ha a dióda egy bizonyos anyagból van. Normál szilícium diódában, például, az atomok úgy vannak elrendezve, hogy amikor az elektron viszonylag kis távolságra esik, az atomok úgy vannak elrendezve, hogy az emberi szem nem látja, mert az elektronfrekvencia olyan alacsony.
A LED-eknek számos előnye van a hagyományos izzókkal szemben. Az első az, hogy a LED-eknek nincs kiéghető izzószála, így tovább bírják. Továbbá, a LED kis műanyag izzója tartósabbá teszi a LED-et. Könnyebben illeszthető az aktuális elektronikus áramkörökbe is. A hagyományos izzólámpák fénykibocsátásának folyamata sok hőtermeléssel jár.
Ez teljes energiapazarlás. Kivéve, ha a lámpát fűtésként használja, az effektív áram nagy része nem megy közvetlenül a látható fénybe. A LED-ek nagyon kevés hőt bocsátanak ki, tehát viszonylagosan szólva, minél több áram jut közvetlenül a fénybe, annál kevesebb energiára van szükség.
Látható fényű LED-ekhez, mint például a digitális órákban használtak, a rés mérete határozza meg a fotonok frekvenciáját, vagy más szóval, a fény színe. Míg minden dióda fényt bocsát ki, a legtöbb nem túl hatékony. Közönséges diódákban, maga a félvezető anyag elnyeli a fényenergia nagy részét, és a végén. A LED-eket egy műanyag izzó borítja, amely a fényt meghatározott irányba fókuszálja.
A LED-eknek számos előnye van a hagyományos izzókkal szemben. Az első az, hogy a LED-eknek nincs kiéghető izzószála, így tovább bírják. Továbbá, a LED-ek kis műanyag izzója tartósabbá teszi őket. Könnyebben illeszthetők az aktuális elektronikus áramkörökbe is. A hagyományos izzólámpák fénykibocsátó folyamata sok hőtermeléssel jár. Ez teljes energiapazarlás. Kivéve, ha a lámpát fűtésként használja, az effektív áram nagy része nem megy közvetlenül a látható fénybe. A LED-ek nagyon kevés hőt bocsátanak ki, és viszonylagosan szólva, annál több villamos energiát használnak fel közvetlenül a fényre, annál kevesebb energiára van szükség.
Egészen mostanáig, A LED-ek túl drágák a legtöbb világítási alkalmazáshoz, mivel fejlett félvezető anyagokból készülnek. A félvezető eszközök ára korábban jelentősen csökkent 10 Év, viszont, a LED-ek költséghatékonyabb világítási lehetőséget kínálnak az alkalmazások széles skálájához. A közeljövőben, A LED-ek nagyobb szerepet fognak játszani a világtechnológiában.
Fénykibocsátó dióda (LED) egy előre előfeszített PN átmenet dióda félvezető anyagokból. Fénykibocsátó mechanizmusa az, hogy amikor előremenő áramot injektálnak a PN átmenet mindkét végén, az injektált kiegyensúlyozatlan hordozók (elektron-lyuk párok) rekombinálják és fényt bocsátanak ki a diffúziós folyamat során. Ez az emissziós folyamat főként a fény spontán emissziós folyamatának felel meg. A fénykibocsátás helyétől függően, A LED-ek felületi emissziós típusra és szélemissziós típusra oszthatók. A leggyakrabban használt LED az InGaAsP/InP kettős heterojunkciós élű fénykibocsátó dióda.
A LED-ek fénykibocsátó elve a PN átmenet sávszerkezetével is magyarázható. A félvezető fénykibocsátó diódák előállításához használt anyagok erősen adalékoltak. Termikus egyensúlyi állapotban, az N tartományban sok nagy mobilitású elektron található, és több alacsony mobilitású lyuk van a P régióban. A PN csomóponti gátréteg korlátozottsága miatt, a kettő természetes körülmények között nem tud újraegyesülni. 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. Következésképpen, 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. Moreover, since this technology has been developed to a relatively mature level, its price is very cheap. Következésképpen, 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. Azonban, 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. Következésképpen, 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. Továbbá, some materials have different components and doping, például, some have very complex band structures, and corresponding indirect transition radiation, stb., so there are various light-emitting diodes.