Yuannengji Диодтар - жартылай өткізгіш құрылғылардағы ең көп таралған құрылғылардың бірі. Жартылай өткізгіштердің көпшілігі легирленген жартылай өткізгіш материалдардан жасалған (атомдар және басқа заттар). Жарықдиодтардың өткізгіш материалы әдетте галий алюминий арсениді болып табылады. Таза галлий алюминий арсенидінде, барлық атомдар көршілерімен тамаша байланысқан, токты қосу үшін бос электрондар қалдырмайды.
Жарық диодтарында, сандық сағаттарда қолданылатындар сияқты, алшақтық өлшемі фотондардың жиілігін анықтайды, басқаша айтқанда, жарықтың түсі. Барлық диодтар жарық шығарады, көпшілігі өте тиімді емес. Кәдімгі диодтарда, жартылай өткізгіш материалдың өзі жарық энергиясын көп сіңіреді және аяқталады. Жарықты белгілі бір бағытқа бағыттау үшін жарықдиодты шамдар пластикалық шаммен жабылған.
Атомдар шығаратын жарық түрі. Ол энергиясы мен импульсі бар, бірақ массасы жоқ көптеген ұсақ бөлшектер тәрізді шоғырлардан тұрады. Бұл бөлшектер фотондар деп аталады, жарықтың ең негізгі өлшем бірліктері болып табылады. Электрондар қозғалатындықтан фотондар бөлінеді. Атомдарда, электрондар атомның айналасында орбита бойынша қозғалады. Әртүрлі орбитадағы электрондардың энергиясы әртүрлі. Жалпы айтқанда, энергиясы көп электрондар ядродан алысырақ орбиталарда қозғалады. Электрон төменгі орбитальдан жоғары орбитальға секіргенде, энергия деңгейі артады, және керісінше, жоғары орбиталық функциядан төменгі орбиталық функцияға түскенде, электрон энергияны шығарады. Энергия фотондар түрінде бөлінеді. Жоғары энергия тамшылары жоғары энергиялық фотондарды шығарады, олардың жоғары жиілігімен сипатталады.
Р-типті қабаттан бос электрон диод арқылы бос электрон тесігіне түседі. Бұл өткізгіштік диапазоннан төменгі орбиталық функцияға түсуді қамтиды, сондықтан электрон энергияны фотон түрінде шығарады. Бұл кез келген диодта болады, Сіз диод белгілі бір материалдан жасалған кезде фотондарды көресіз. Стандартты кремний диодында, мысалы, атомдар электрон салыстырмалы түрде қысқа қашықтыққа түсетіндей етіп орналасады, атомдар электрон жиілігі өте төмен болғандықтан адам көзі оны көре алмайтындай етіп орналасады.
Жарықдиодты шамдар дәстүрлі қыздыру шамдарынан бірнеше артықшылықтарға ие. Біріншісі, жарықдиодты шамдардың жанып кететін жіптері жоқ, сондықтан олар ұзаққа созылады. Сонымен қатар, Жарық диодты шамның кішкентай пластик шамы жарықдиодты берік етеді. Сондай-ақ оны ағымдағы электрондық схемаларға оңай орнатуға болады. Дәстүрлі қыздыру шамдарындағы жарық шығару процесі көп жылу шығаруды қамтиды.
Бұл энергияны толығымен ысырап ету. Жарықты қыздырғыш ретінде пайдаланбасаңыз, тиімді токтың көп бөлігі тікелей көрінетін жарыққа түспейді. Жарықдиодты шамдар өте аз жылу шығарады, салыстырмалы түрде айтсақ, жарыққа тікелей түсетін электр энергиясы соғұрлым көп болады, соғұрлым аз энергия қажет.
Көрінетін жарық диодтары үшін, сандық сағаттарда қолданылатындар сияқты, алшақтық өлшемі фотондардың жиілігін анықтайды, немесе басқаша айтқанда, жарықтың түсі. Барлық диодтар жарық шығарады, көпшілігі өте тиімді емес. Кәдімгі диодтарда, жартылай өткізгіш материалдың өзі жарық энергиясының көп бөлігін жұтып, аяқталады. Жарық диодты шамдар жарықты белгілі бір бағытқа бағыттайтын пластикалық шаммен жабылған.
Жарықдиодты шамдар дәстүрлі қыздыру шамдарынан бірнеше артықшылықтарға ие. Біріншісі, жарықдиодты шамдардың жанып кететін жіптері жоқ, сондықтан олар ұзаққа созылады. Сонымен қатар, Жарықдиодтардың шағын пластикалық шамы оларды берік етеді. Сондай-ақ оларды ағымдағы электрондық схемаларға оңай орнатуға болады. Дәстүрлі қыздыру шамдарының жарық шығару процесі көп жылудың пайда болуын қамтиды. Бұл энергияны толығымен ысырап ету. Жарықты қыздырғыш ретінде пайдаланбасаңыз, тиімді токтың көп бөлігі тікелей көрінетін жарыққа түспейді. Жарықдиодты шамдар өте аз жылу шығарады, және салыстырмалы түрде айтсақ, тікелей жарыққа жұмсалатын электр энергиясы соғұрлым көп, соғұрлым аз энергия қажет.
Қазірге дейін, Жарықдиодты шамдар көптеген жарықтандыру қолданбалары үшін тым қымбат болды, өйткені олар жетілдірілген жартылай өткізгіш материалдардан жасалған. Жартылай өткізгіш құрылғылардың бағасы бұрын айтарлықтай төмендеді 10 жылдар, дегенмен, жарықдиодты шамдарды қосымшалардың кең ауқымы үшін үнемді жарықтандыру опциясына айналдыру. Жақын арада, Жарықдиодтар әлемдік технологияда үлкен рөл атқаратын болады.
Жарық шығаратын диод (Жарық диодты индикатор) жартылай өткізгіш материалдардан жасалған алға бағытталған PN қосылыс диоды болып табылады. Оның жарық шығаратын механизмі PN түйісуінің екі ұшына тікелей ток инъекцияланғанда., инъекцияланған теңгерімсіз тасымалдаушылар (электронды-тесік жұптары) рекомбинацияланады және диффузия процесі кезінде жарық шығарады. Бұл сәуле шығару процесі негізінен жарықтың өздігінен шығарылу процесіне сәйкес келеді. Жарық шығысының орналасуына байланысты, Жарық диодты шамдарды беттік сәуле шығару түріне және шеткі эмиссия түріне бөлуге болады. Ең жиі қолданылатын жарық диод - InGaAsP/InP қос гетероидациялық жиекті жарық шығаратын диод..
Жарық диодтарының жарық шығару принципін PN түйісуінің жолақ құрылымымен де түсіндіруге болады. Жартылай өткізгішті жарық диодтарын жасау үшін қолданылатын материалдар қатты легирленген. Жылулық тепе-теңдік күйінде, N аймағында қозғалғыштығы жоғары көптеген электрондар бар, және Р аймағында қозғалғыштығы төмен тесіктер көбірек. PN түйісетін тосқауыл қабатының шектелуіне байланысты, екеуі қалыпты жағдайда табиғи түрде қайта қосыла алмайды. PN өткеліне тура кернеу қолданылғанда, ойық аймағының өткізгіштік диапазонындағы электрондар PN өткелінің тосқауылынан шығып, P аймағына кіре алады.. Сондықтан, жоғары энергетикалық күйдегі электрондар PN түйісу маңындағы саңылаулармен P аймағының жағына аздап кездескен кезде, люминесценция рекомбинациясы жүреді. Бұл люминесценция рекомбинациясы шығаратын жарық өздігінен сәулеленуге жатады., және сәулеленудің толқын ұзындығы материалдың жолақ ені Eg арқылы анықталады.
Жарық диодтары жоғары сенімділік сияқты маңызды артықшылықтарға ие, бөлме температурасында ұзақ үздіксіз жұмыс уақыты, және жақсы оптикалық қуат-ток сызықтылығы. Оның үстіне, өйткені бұл технология салыстырмалы түрде жетілген деңгейге дейін дамыған, оның бағасы өте арзан. Сондықтан, кейбір қарапайым оптикалық талшықты сенсорлардың дизайнында, егер Жарық диодты индикатор құзыретті болып табылады, оны жарық көзі ретінде таңдау бүкіл сенсордың құнын айтарлықтай төмендетуі мүмкін. Дегенмен, Жарықдиодтың люминесценция механизмі оның көптеген кемшіліктері бар екенін анықтайды, төмен шығыс қуаты сияқты, үлкен сәуле шығару бұрышы, спектрлік сызықтың ені, және жауап беру жылдамдығы төмен. Сондықтан, жоғары қуатты қажет ететін кейбір сенсорлардың дизайнында, жылдам модуляция жылдамдығы, және жақсы монохроматикалық, Басқа жоғары өнімділіктегі жарық көздерін шығындарды ұлғайту есебінен таңдау керек.
Әртүрлі материалдардың әртүрлі жолақ еніне байланысты, әртүрлі материалдардан жасалған жарық диодтары әртүрлі толқын ұзындығындағы жарықты шығара алады. Сонымен қатар, кейбір материалдарда әртүрлі құрамдас бөліктер мен допинг бар, мысалы, кейбірінде өте күрделі жолақ құрылымдары бар, және сәйкес жанама өтпелі сәулелену, т.б., сондықтан әртүрлі жарық диодтары бар.