YUANNENGJI I diodi sono uno dei dispositivi più comuni nei dispositivi a semiconduttore. La maggior parte dei semiconduttori sono realizzati con materiali semiconduttori drogati (atomi e altre sostanze). Il materiale conduttore dei LED è solitamente l'arseniuro di gallio e alluminio. In puro arseniuro di gallio e alluminio, tutti gli atomi sono perfettamente legati ai loro vicini, senza lasciare elettroni liberi per collegare la corrente.
Nei diodi emettitori di luce, come quelli utilizzati negli orologi digitali, la dimensione del divario determina la frequenza dei fotoni, in altre parole, il colore della luce. Mentre tutti i diodi emettono luce, la maggior parte non sono molto efficienti. Nei diodi ordinari, il materiale semiconduttore stesso assorbe gran parte dell'energia luminosa e finisce. I LED sono ricoperti da una lampadina di plastica per focalizzare la luce in una direzione specifica.
Una forma di luce che può essere rilasciata dagli atomi. È composto da molti piccoli fasci simili a particelle che hanno energia e quantità di moto ma non hanno massa. Queste particelle sono chiamate fotoni, che sono le unità di luce più basilari. I fotoni vengono rilasciati perché gli elettroni si muovono. Negli atomi, gli elettroni si muovono in orbite attorno all'atomo. Gli elettroni in orbite diverse hanno energie diverse. In generale, gli elettroni con maggiore energia si muovono in orbite più lontane dal nucleo. Quando un elettrone salta da un orbitale inferiore a uno superiore, il livello di energia aumenta, e viceversa, quando cade da una funzione orbitale superiore a una funzione orbitale inferiore, l'elettrone rilascia energia. L'energia viene rilasciata sotto forma di fotoni. Le gocce di energia più elevata rilasciano fotoni di energia più elevata, che si caratterizzano per la loro alta frequenza.
Un elettrone libero cade dallo strato di tipo P attraverso il diodo in una lacuna elettronica vuota. Ciò comporta la caduta dalla banda di conduzione a una funzione orbitale inferiore, quindi l'elettrone rilascia energia sotto forma di fotone. Questo accade in qualsiasi diodo, vedi i fotoni solo quando il diodo è fatto di un certo materiale. In un diodo al silicio standard, Per esempio, gli atomi sono disposti in modo tale che quando l'elettrone cade per una distanza relativamente breve, gli atomi sono disposti in modo tale che l'occhio umano non possa vederli perché la frequenza degli elettroni è così bassa.
I LED presentano numerosi vantaggi rispetto alle tradizionali lampadine a incandescenza. Il primo è che i LED non hanno filamento che possa bruciarsi, quindi durano di più. Inoltre, la piccola lampadina in plastica del LED rende il LED più durevole. Può anche essere inserito più facilmente negli attuali circuiti elettronici. Il processo di emissione della luce nelle tradizionali lampadine a incandescenza comporta la generazione di molto calore.
Questo è un completo spreco di energia. A meno che tu non usi la luce come riscaldatore, la maggior parte della corrente effettiva non va direttamente nella luce visibile. I LED emettono pochissimo calore, quindi relativamente parlando, maggiore è la quantità di elettricità che entra direttamente nella luce, meno energia è necessaria.
Per LED a luce visibile, come quelli utilizzati negli orologi digitali, la dimensione del divario determina la frequenza dei fotoni, o in altre parole, il colore della luce. Mentre tutti i diodi emettono luce, la maggior parte non sono molto efficienti. Nei diodi ordinari, il materiale semiconduttore stesso assorbe gran parte dell'energia luminosa e finisce. I LED sono coperti da una lampadina in plastica che focalizza la luce in una direzione specifica.
I LED presentano numerosi vantaggi rispetto alle tradizionali lampadine a incandescenza. Il primo è che i LED non hanno filamento che possa bruciarsi, quindi durano di più. Inoltre, la piccola lampadina in plastica dei LED li rende più durevoli. Possono anche essere più facilmente inseriti negli attuali circuiti elettronici. Il processo di emissione della luce delle tradizionali lampade a incandescenza comporta la generazione di molto calore. Questo è un completo spreco di energia. A meno che tu non usi la luce come riscaldatore, la maggior parte della corrente effettiva non va direttamente nella luce visibile. I LED emettono pochissimo calore, e relativamente parlando, maggiore è la quantità di elettricità utilizzata direttamente per la luce, meno energia è necessaria.
Finora, I LED sono stati troppo costosi per la maggior parte delle applicazioni di illuminazione perché sono realizzati con materiali semiconduttori avanzati. Il prezzo dei dispositivi a semiconduttore è diminuito notevolmente in passato 10 anni, Tuttavia, rendendo i LED un’opzione di illuminazione più conveniente per una gamma più ampia di applicazioni. Nel prossimo futuro, I LED giocheranno un ruolo più importante nella tecnologia mondiale.
Un diodo emettitore di luce (GUIDATO) è un diodo a giunzione PN polarizzato direttamente realizzato con materiali semiconduttori. Il suo meccanismo di emissione di luce è quello quando una corrente diretta viene iniettata su entrambe le estremità della giunzione PN, i portatori sbilanciati iniettati (coppie elettrone-lacuna) ricombinarsi ed emettere luce durante il processo di diffusione. Questo processo di emissione corrisponde principalmente al processo di emissione spontanea della luce. A seconda della posizione dell'emissione luminosa, I LED possono essere suddivisi in tipo di emissione superficiale e tipo di emissione laterale. Il LED più comunemente utilizzato è il diodo emettitore di luce a doppia eterogiunzione InGaAsP/InP.
Il principio di emissione della luce dei LED può essere spiegato anche dalla struttura a bande della giunzione PN. I materiali utilizzati per realizzare i diodi emettitori di luce a semiconduttore sono fortemente drogati. Nello stato di equilibrio termico, ci sono molti elettroni con elevata mobilità nella regione N, e ci sono più buchi con bassa mobilità nella regione P. A causa della limitazione dello strato barriera della giunzione PN, i due non possono ricombinarsi naturalmente in condizioni normali. Quando viene applicata una tensione diretta alla giunzione PN, gli elettroni nella banda di conduzione della regione del solco possono sfuggire alla barriera della giunzione PN ed entrare nella regione P. Perciò, quando gli elettroni nello stato di alta energia incontrano le lacune in prossimità della giunzione PN leggermente a lato della regione P, avviene la ricombinazione della luminescenza. La luce emessa da questa ricombinazione di luminescenza appartiene alla radiazione spontanea, e la lunghezza d'onda della luce irradiata è determinata dalla larghezza della banda proibita Eg del materiale.
I diodi emettitori di luce presentano vantaggi significativi come l'elevata affidabilità, lungo tempo di lavoro continuo a temperatura ambiente, e buona linearità ottica potenza-corrente. Inoltre, poiché questa tecnologia è stata sviluppata a un livello relativamente maturo, il suo prezzo è molto conveniente. Perciò, nella progettazione di alcuni semplici sensori a fibra ottica, Se GUIDATO è competente, sceglierlo come sorgente luminosa può ridurre notevolmente il costo dell'intero sensore. Tuttavia, il meccanismo di luminescenza del LED determina che presenta numerose carenze, come ad esempio una bassa potenza di uscita, ampio angolo di emissione, larghezza della linea spettrale, e bassa velocità di risposta. Perciò, nella progettazione di alcuni sensori che richiedono elevata potenza, tasso di modulazione veloce, e buona monocromaticità, altre sorgenti luminose con prestazioni più elevate devono essere selezionate a costo di costi crescenti.
A causa delle diverse larghezze di banda proibita dei diversi materiali, diodi emettitori di luce costituiti da materiali diversi possono emettere luce di diverse lunghezze d'onda. Inoltre, alcuni materiali hanno componenti e drogaggi diversi, Per esempio, alcuni hanno strutture di bande molto complesse, e corrispondente radiazione di transizione indiretta, and so on., quindi ci sono vari diodi emettitori di luce.