Yuannengjy Диоддор жарым өткөргүч түзүлүштөрдүн эң кеңири таралган түзүлүштөрүнүн бири. Көпчүлүк жарым өткөргүчтөр кошулма жарым өткөргүч материалдардан жасалган (атомдор жана башка заттар). Светодиоддордун өткөрүүчү материалы көбүнчө галий алюминий арсениди болуп саналат. Таза галий алюминий арсенидинде, бардык атомдор кошуналары менен кемчиликсиз байланышта, токту туташтыруу үчүн эч кандай бош электрон калтырбайт.
Жарык чыгаруучу диоддордо, мисалы, санариптик сааттарда колдонулгандар, боштуктун өлчөмү фотондордун жыштыгын аныктайт, Башкача айтканда,, жарыктын түсү. Ал эми бардык диоддор жарык чыгарат, көбү абдан натыйжалуу эмес. Кадимки диоддордо, жарым өткөргүч материалдын өзү жарык энергиясын көп соруп алат жана бүтөт. Светодиоддор жарыкты белгилүү бир багытка буруу үчүн пластик лампа менен капталган.
Атомдор тарабынан чыгарыла турган жарык формасы. Ал энергиясы жана импульсу бар, бирок массасы жок көптөгөн кичинекей бөлүкчөлөрдөн турат. Бул бөлүкчөлөр фотондор деп аталат, жарыктын эң негизги бирдиктери болуп саналат. Фотондор электрондор кыймылдагандыктан бөлүнүп чыгат. Атомдордо, электрондор атомдун айланасында орбитада кыймылдашат. Ар кандай орбитадагы электрондор ар кандай энергияга ээ. Жалпысынан сүйлөө, энергиясы көбүрөөк электрондор ядродон алысыраак орбиталарда жылат. Электрон төмөнкү орбиталдан жогорку орбиталга секирип өткөндө, энергетикалык деңгээл жогорулайт, жана тескерисинче, жогорку орбиталык функциядан төмөнкү орбиталык функцияга түшкөндө, электрон энергияны бөлүп чыгарат. Энергия фотондор түрүндө чыгарылат. Жогорку энергия тамчылары жогорку энергиялуу фотондорду чыгарат, алардын жогорку жыштыгы менен мүнөздөлөт.
Эркин электрон P-тип катмарынан диод аркылуу бош электрон тешигине түшөт. Бул өткөргүч тилкеден төмөнкү орбиталык функцияга түшүүнү камтыйт, ошондуктан электрон энергияны фотон түрүндө чыгарат. Бул ар кандай диоддо болот, диод белгилүү бир материалдан жасалганда фотондорду көрөсүз. Стандарттык кремний диоддо, мисалы, атомдор электрон салыштырмалуу кыска аралыкка түшкөндө ушундай жайгаштырылган, атомдор электрон жыштыгы өтө төмөн болгондуктан, адам көзү көрө албагандай тизилген.
Светодиоддор салттуу ысытуу лампаларына караганда бир катар артыкчылыктарга ээ. Биринчиси, светодиоддордун күйүп кете турган жиптери жок, ошондуктан алар узакка созулат. Кошумча, диоддун кичинекей пластик лампасы LEDди туруктуураак кылат. Ал ошондой эле учурдагы электрондук схемаларга оңой орнотулат. Салттуу ысытуу лампаларында жарык чыгаруу процесси көп жылуулукту жаратууну камтыйт.
Бул энергияны толугу менен текке кетирүү. Жарыкты жылыткыч катары колдонбосоңуз, эффективдүү токтун көбү түздөн-түз көрүнгөн жарыкка кирбейт. LED абдан аз жылуулук чыгарат, салыштырмалуу айтканда, жарыкка түздөн-түз кетет көбүрөөк электр, азыраак энергия керектелет.
Көрүнүп турган жарык LED үчүн, мисалы, санариптик сааттарда колдонулгандар, боштуктун өлчөмү фотондордун жыштыгын аныктайт, же башкача айтканда, жарыктын түсү. Ал эми бардык диоддор жарык чыгарат, көбү абдан натыйжалуу эмес. Кадимки диоддордо, жарым өткөргүч материалдын өзү жарык энергиясынын көп бөлүгүн өзүнө сиңирип алат жана бүтөт. Светодиоддор жарыкты белгилүү бир багытка бурган пластик лампа менен капталган.
Светодиоддор салттуу ысытуу лампаларына караганда бир катар артыкчылыктарга ээ. Биринчиси, светодиоддордун күйүп кете турган жиптери жок, ошондуктан алар узакка созулат. Кошумча, Светодиоддордун кичинекей пластик лампалары аларды бышык кылат. Алар ошондой эле учурдагы электрондук схемаларга оңой орнотулат. Салттуу ысытуу лампаларынын жарык чыгаруу процесси көп жылуулукту пайда кылууну камтыйт. Бул энергияны толугу менен текке кетирүү. Жарыкты жылыткыч катары колдонбосоңуз, эффективдүү токтун көбү түздөн-түз көрүнгөн жарыкка кирбейт. LED абдан аз жылуулук чыгарат, жана салыштырмалуу айтканда, жарык үчүн түздөн-түз колдонулган көбүрөөк электр энергиясы, азыраак энергия керектелет.
Азырынча, Светодиоддор жарыктандыруунун көпчүлүк колдонмолору үчүн өтө кымбат болгон, анткени алар алдыңкы жарым өткөргүч материалдардан жасалган. Жарым өткөргүч приборлордун баасы мурда бир топ төмөндөгөн 10 жыл, бирок, Светодиоддорду колдонуунун кеңири спектри үчүн үнөмдүү жарыктандыруу варианты кылуу. Жакынкы келечекте, Светодиоддор дүйнөлүк технологияда чоң роль ойнойт.
Жарык чыгаруучу диод (LED) жарым өткөргүч материалдардан жасалган алдыга багыттуу PN өткөөл диод болуп саналат. Анын жарык чыгаруучу механизми PN түйүнүнүн эки учуна алдыга ток сайылганда., инъекцияланган салмаксыз ташыгычтар (электрондук тешик жуптары) рекомбинацияланып, диффузия процессинде жарык чыгарышат. Бул эмиссия процесси негизинен жарыктын стихиялуу эмиссия процессине туура келет. жарык чыгаруунун жайгашкан жерине жараша, Светодиоддор беттик эмиссия түрүнө жана четине эмиссия түрүнө бөлүнөт. Эң көп колдонулган LED - InGaAsP/InP кош гетероокциондук жээк жарык чыгаруучу диод.
Светодиоддордун жарык чыгаруу принциби PN түйүнүнүн тилке түзүлүшү менен да түшүндүрүлөт. Жарым өткөргүчтүү жарык чыгаруучу диоддорду жасоо үчүн колдонулган материалдар катуу легирленген. Термикалык тең салмактуулук абалында, N аймагында жогорку мобилдүүлүккө ээ көптөгөн электрондор бар, жана Р аймагында кыймылдуулугу төмөн тешиктер көп. PN түйүнүнүн тосмо катмарынын чектөөсүнө байланыштуу, кадимки шарттарда экөө табигый түрдө кайра бириге албайт. PN түйүнүнө алдыга чыңалуу колдонулганда, оюк аймагынын өткөргүч тилкесиндеги электрондор PN түйүнүнүн тосмосунан качып, P аймагына кире алат.. Ошондуктан, жогорку энергия абалындагы электрондор P аймагынын капталына бир аз PN түйүнүнүн жанындагы тешиктерге жолукканда, люминесценция рекомбинациясы пайда болот. Бул люминесценция рекомбинациясынан чыккан жарык стихиялык нурланууга таандык., ал эми нурлануучу жарыктын толкун узундугу материалдын тилкесинин кеңдиги Eg менен аныкталат.
Жарык чыгаруучу диоддор жогорку ишенимдүүлүк сыяктуу олуттуу артыкчылыктарга ээ, бөлмө температурасында узак үзгүлтүксүз иштөө убактысы, жана жакшы оптикалык күч-ток сызыктуулугу. Мындан тышкары, анткени бул технология салыштырмалуу жетилген деңгээлге чейин иштелип чыккан, анын баасы абдан арзан. Ошондуктан, кээ бир жөнөкөй оптикалык була сенсорлорду долбоорлоодо, эгерде LED компетенттүү, жарык булагы катары тандоо абдан бүт сенсордун баасын төмөндөтөт. Бирок, светодиоддун люминесценция механизми анын көптөгөн кемчиликтери бар экенин аныктайт, мисалы, аз чыгаруу кубаттуулугу, чоң чыгаруу бурчу, спектрдик сызык туурасы, жана жооп берүү ылдамдыгы төмөн. Ошондуктан, жогорку кубаттуулукту талап кылган кээ бир сенсорлордун конструкциясында, тез модуляция ылдамдыгы, жана жакшы монохроматтык, башка жогорку натыйжалуу жарык булактары чыгымдарды көбөйтүү баасына тандалышы керек.
Улам ар кандай материалдардын ар кандай тилке туурасы, ар кандай материалдардан жасалган жарык чыгаруучу диоддор ар кандай толкун узундуктагы жарыкты чыгара алат. Кошумча, кээ бир материалдарда ар кандай компоненттер жана допинг бар, мисалы, кээ бирлеринин абдан татаал топ түзүмдөрү бар, жана тиешелүү кыйыр өткөөл нурлануу, жана башкалар, ошондуктан ар кандай жарык чыгаруучу диоддор бар.