იუანენგჯი დიოდები ერთ-ერთი ყველაზე გავრცელებული მოწყობილობაა ნახევარგამტარულ მოწყობილობებში. ნახევარგამტარების უმეტესობა დამზადებულია დოპირებული ნახევარგამტარული მასალებისგან (ატომები და სხვა ნივთიერებები). LED-ების გამტარი მასალა, როგორც წესი, გალიუმის ალუმინის არსენიდია. სუფთა გალიუმის ალუმინის დარიშხანში, ყველა ატომი იდეალურად არის მიბმული მეზობლებთან, არ ტოვებს თავისუფალ ელექტრონებს დენის დასაკავშირებლად.
სინათლის დიოდებში, როგორიცაა ციფრულ საათებში გამოყენებული, უფსკრულის ზომა განსაზღვრავს ფოტონების სიხშირეს, სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, სინათლის ფერი. მაშინ როცა ყველა დიოდი ასხივებს სინათლეს, უმეტესობა არ არის ძალიან ეფექტური. ჩვეულებრივ დიოდებში, თავად ნახევარგამტარული მასალა შთანთქავს სინათლის ენერგიას და მთავრდება. LED-ები დაფარულია პლასტმასის ნათურით, რათა ფოკუსირდეს შუქი კონკრეტული მიმართულებით.
სინათლის ფორმა, რომელიც შეიძლება გამოთავისუფლდეს ატომების მიერ. იგი შედგება მრავალი პაწაწინა ნაწილაკების მსგავსი შეკვრებისგან, რომლებსაც აქვთ ენერგია და იმპულსი, მაგრამ არა მასა. ამ ნაწილაკებს ფოტონები ეწოდება, რომლებიც სინათლის ყველაზე ძირითადი ერთეულებია. ფოტონები გამოიყოფა, რადგან ელექტრონები მოძრაობენ გარშემო. ატომებში, ელექტრონები მოძრაობენ ატომის გარშემო ორბიტებზე. სხვადასხვა ორბიტაზე მყოფ ელექტრონებს განსხვავებული ენერგია აქვთ. საერთოდ რომ ვთქვათ, უფრო დიდი ენერგიის მქონე ელექტრონები მოძრაობენ ბირთვიდან უფრო შორს ორბიტებში. როდესაც ელექტრონი ხტება ქვედა ორბიტალიდან უფრო მაღალ ორბიტალზე, ენერგიის დონე იზრდება, და პირიქით, როდესაც ის ეცემა უფრო მაღალი ორბიტალური ფუნქციიდან ქვედა ორბიტალურ ფუნქციაზე, ელექტრონი ათავისუფლებს ენერგიას. ენერგია გამოიყოფა ფოტონების სახით. უფრო მაღალი ენერგიის წვეთები ათავისუფლებს უფრო მაღალი ენერგიის ფოტონებს, რომლებიც გამოირჩევიან მაღალი სიხშირით.
თავისუფალი ელექტრონი ვარდება P-ტიპის ფენიდან დიოდის გავლით ცარიელ ელექტრონულ ხვრელში. ეს გულისხმობს გამტარობის ზოლიდან ქვედა ორბიტალურ ფუნქციაზე დაცემას, ასე რომ ელექტრონი გამოყოფს ენერგიას ფოტონის სახით. ეს ხდება ნებისმიერ დიოდში, თქვენ უბრალოდ ხედავთ ფოტონებს, როდესაც დიოდი მზადდება გარკვეული მასალისგან. სტანდარტული სილიკონის დიოდში, მაგალითად, ატომები განლაგებულია ისე, რომ როდესაც ელექტრონი ეცემა შედარებით მცირე მანძილზე, ატომები განლაგებულია ისე, რომ ადამიანის თვალი ვერ ხედავს მას, რადგან ელექტრონების სიხშირე ძალიან დაბალია.
LED-ებს რამდენიმე უპირატესობა აქვთ ტრადიციულ ინკანდესენტურ ნათურებთან შედარებით. პირველი ის არის, რომ LED-ებს არ აქვთ ძაფი დასაწვავი, ასე რომ ისინი უფრო დიდხანს ძლებენ. დამატებით, LED-ის პატარა პლასტმასის ნათურა LED-ს უფრო გამძლეს ხდის. ის ასევე შეიძლება უფრო ადვილად მოთავსდეს მიმდინარე ელექტრონულ სქემებში. შუქის გამოსხივების პროცესი ტრადიციულ ინკანდესენტურ ნათურებში გულისხმობს დიდი სითბოს გამომუშავებას.
ეს არის ენერგიის სრული დაკარგვა. თუ არ იყენებთ შუქს გამათბობლად, ეფექტური დენის უმეტესი ნაწილი პირდაპირ ხილულ შუქზე არ გადადის. LED-ები ასხივებენ ძალიან მცირე სითბოს, ასე რომ შედარებით, მით მეტი ელექტროენერგია მიდის პირდაპირ სინათლეში, მით ნაკლები ენერგიაა საჭირო.
ხილული სინათლის LED-ებისთვის, როგორიცაა ციფრულ საათებში გამოყენებული, უფსკრულის ზომა განსაზღვრავს ფოტონების სიხშირეს, ან სხვა სიტყვებით, სინათლის ფერი. მაშინ როცა ყველა დიოდი ასხივებს სინათლეს, უმეტესობა არ არის ძალიან ეფექტური. ჩვეულებრივ დიოდებში, თავად ნახევარგამტარული მასალა შთანთქავს სინათლის ენერგიის დიდ ნაწილს და მთავრდება. LED-ები დაფარულია პლასტმასის ნათურით, რომელიც ფოკუსირებს შუქს კონკრეტული მიმართულებით.
LED-ებს რამდენიმე უპირატესობა აქვთ ტრადიციულ ინკანდესენტურ ნათურებთან შედარებით. პირველი ის არის, რომ LED-ებს არ აქვთ ძაფი დასაწვავი, ასე რომ ისინი უფრო დიდხანს ძლებენ. დამატებით, LED-ების პატარა პლასტმასის ნათურა მათ უფრო გამძლეს ხდის. ისინი ასევე შეიძლება უფრო ადვილად მოთავსდეს მიმდინარე ელექტრონულ სქემებში. The light-emitting process of traditional incandescent lamps involves the generation of a lot of heat. ეს არის ენერგიის სრული დაკარგვა. თუ არ იყენებთ შუქს გამათბობლად, ეფექტური დენის უმეტესი ნაწილი პირდაპირ ხილულ შუქზე არ გადადის. LED-ები ასხივებენ ძალიან მცირე სითბოს, and relatively speaking, the more electricity that is used directly for light, მით ნაკლები ენერგიაა საჭირო.
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 წლები, თუმცა, 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. ამიტომ, 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. მეტიც, since this technology has been developed to a relatively mature level, its price is very cheap. ამიტომ, 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. თუმცა, 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. ამიტომ, 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. დამატებით, some materials have different components and doping, მაგალითად, some have very complex band structures, and corresponding indirect transition radiation, და სხვა, so there are various light-emitting diodes.