YUANNENGJI Diodai yra vienas iš labiausiai paplitusių puslaidininkinių prietaisų. Dauguma puslaidininkių yra pagaminti iš legiruotų puslaidininkinių medžiagų (atomai ir kitos medžiagos). Šviesos diodų laidininko medžiaga dažniausiai yra galio aliuminio arsenidas. Gryname galio aliuminio arsenide, visi atomai yra puikiai susieti su savo kaimynais, nepaliekant laisvų elektronų srovei prijungti.
Šviesos dioduose, pavyzdžiui, naudojami skaitmeniniuose laikrodžiuose, tarpo dydis lemia fotonų dažnį, kitaip tariant, šviesos spalva. Nors visi diodai skleidžia šviesą, dauguma jų nėra labai veiksmingi. Įprastuose dioduose, pati puslaidininkinė medžiaga sugeria daug šviesos energijos ir baigiasi. Šviesos diodai yra padengti plastikine lempute, kad sufokusuotų šviesą tam tikra kryptimi.
Šviesos forma, kurią gali išleisti atomai. Jį sudaro daug mažų į daleles panašių ryšulių, turinčių energiją ir impulsą, bet neturinčių masės. Šios dalelės vadinamos fotonais, kurie yra pagrindiniai šviesos vienetai. Fotonai išsiskiria, nes elektronai juda. Atomuose, elektronai juda orbitomis aplink atomą. Įvairiose orbitose esantys elektronai turi skirtingą energiją. Paprastai kalbant, didesnę energiją turintys elektronai juda toliau nuo branduolio esančiomis orbitomis. Kai elektronas peršoka iš žemesnės orbitos į aukštesnę, energijos lygis didėja, ir atvirkščiai, kai jis nukrenta iš aukštesnės orbitos funkcijos į žemesnę orbitos funkciją, elektronas išskiria energiją. Energija išsiskiria fotonų pavidalu. Didesnės energijos lašai išskiria didesnės energijos fotonus, kurioms būdingas didelis jų dažnis.
Iš P tipo sluoksnio per diodą į tuščią elektronų skylę nukrenta laisvas elektronas. Tai apima kritimą iš laidumo juostos į žemesnę orbitos funkciją, todėl elektronas išskiria energiją fotono pavidalu. Tai atsitinka bet kuriame diode, Jūs tiesiog matote fotonus, kai diodas yra pagamintas iš tam tikros medžiagos. Standartiniame silicio diode, pavyzdžiui, atomai išsidėstę taip, kad elektronui nukritus per palyginti trumpą atstumą, atomai išsidėstę taip, kad žmogaus akis to nemato, nes elektronų dažnis toks mažas.
Šviesos diodai turi keletą pranašumų, palyginti su tradicinėmis kaitrinėmis lemputėmis. Pirma, šviesos diodai neturi kaitinamojo siūlelio, kurį galėtų perdegti, todėl jie tarnauja ilgiau. Be to, maža plastikinė LED lemputė daro LED patvaresnį. Jis taip pat gali būti lengviau prijungtas prie dabartinių elektroninių grandinių. Šviesos skleidimo tradicinėse kaitrinėse lemputėse procesas apima daug šilumos generavimą.
Tai visiškas energijos švaistymas. Nebent naudosite šviesą kaip šildytuvą, didžioji dalis efektyvios srovės nepatenka tiesiai į matomą šviesą. Šviesos diodai skleidžia labai mažai šilumos, taip santykinai kalbant, tuo daugiau elektros patenka tiesiai į šviesą, tuo mažiau energijos reikia.
Matomos šviesos diodams, pavyzdžiui, naudojami skaitmeniniuose laikrodžiuose, tarpo dydis lemia fotonų dažnį, arba kitaip tariant, šviesos spalva. Nors visi diodai skleidžia šviesą, dauguma jų nėra labai veiksmingi. Įprastuose dioduose, puslaidininkinė medžiaga pati sugeria daug šviesos energijos ir baigiasi. Šviesos diodai yra padengti plastikine lempute, kuri fokusuoja šviesą tam tikra kryptimi.
Šviesos diodai turi keletą pranašumų, palyginti su tradicinėmis kaitrinėmis lemputėmis. Pirma, šviesos diodai neturi kaitinamojo siūlelio, kurį galėtų perdegti, todėl jie tarnauja ilgiau. Be to, maža plastikinė LED lemputė daro juos patvaresnius. Jie taip pat gali būti lengviau prijungti prie dabartinių elektroninių grandinių. Tradicinių kaitinamųjų lempų šviesą skleidžiantis procesas apima daug šilumos generavimą. Tai visiškas energijos švaistymas. Nebent naudosite šviesą kaip šildytuvą, didžioji dalis efektyvios srovės nepatenka tiesiai į matomą šviesą. Šviesos diodai skleidžia labai mažai šilumos, ir santykinai kalbant, tuo daugiau elektros energijos sunaudojama tiesiogiai šviesai, tuo mažiau energijos reikia.
Iki šiol, Šviesos diodai buvo per brangūs daugeliui apšvietimo programų, nes jie pagaminti iš pažangių puslaidininkinių medžiagų. Puslaidininkinių prietaisų kaina praeityje gerokai sumažėjo 10 Metų, tačiau, todėl šviesos diodai tampa ekonomiškesniu apšvietimo pasirinkimu įvairioms reikmėms. Artimiausiu metu, Šviesos diodai vaidins didesnį vaidmenį pasaulio technologijose.
Šviesos diodas (LED) yra į priekį nukreiptas PN jungties diodas, pagamintas iš puslaidininkinių medžiagų. Jo šviesą skleidžiantis mechanizmas yra tas, kad kai į abiejuose PN jungties galuose įleidžiama tiesioginė srovė, suleisti nesubalansuoti nešikliai (elektronų skylių poros) rekombinuoti ir skleisti šviesą difuzijos proceso metu. Šis emisijos procesas daugiausia atitinka spontanišką šviesos emisijos procesą. Priklausomai nuo šviesos išvesties vietos, Šviesos diodai gali būti suskirstyti į paviršiaus emisijos tipą ir kraštų emisijos tipą. Dažniausiai naudojamas šviesos diodas yra InGaAsP/InP dvigubos heterosankcijos briaunos šviesos diodas.
Šviesos diodų šviesos principą taip pat galima paaiškinti PN sandūros juostos struktūra. Medžiagos, naudojamos puslaidininkiniams šviesos diodams gaminti, yra stipriai legiruotos. Šiluminės pusiausvyros būsenoje, N srityje yra daug elektronų, turinčių didelį mobilumą, o P srityje yra daugiau skylių su mažu mobilumu. Dėl PN sandūros barjerinio sluoksnio apribojimo, abu negali natūraliai rekombinuoti normaliomis sąlygomis. Kai į PN sandūrą įvedama tiesioginė įtampa, griovelio srities laidumo juostoje esantys elektronai gali išeiti iš PN sandūros barjero ir patekti į P sritį. Todėl, kai didelės energijos būsenos elektronai susitinka su skylėmis, esančiomis šalia PN sandūros šiek tiek į P srities pusę, įvyksta liuminescencinė rekombinacija. Šios liuminescencinės rekombinacijos skleidžiama šviesa priklauso spontaninei spinduliuotei, o spinduliuojamos šviesos bangos ilgį lemia medžiagos juostos plotis Eg.
Šviesos diodai turi didelių privalumų, tokių kaip didelis patikimumas, ilgas nepertraukiamo darbo laikas kambario temperatūroje, ir geras optinis galios ir srovės tiesiškumas. Be to, kadangi ši technologija buvo išvystyta iki gana brandaus lygio, jo kaina labai pigi. Todėl, projektuojant kai kuriuos paprastus optinio pluošto jutiklius, jeigu LED yra kompetentingas, pasirinkus jį kaip šviesos šaltinį, galima gerokai sumažinti viso jutiklio kainą. Tačiau, LED liuminescencijos mechanizmas lemia, kad jis turi daug trūkumų, pavyzdžiui, maža išėjimo galia, didelis emisijos kampas, spektrinės linijos plotis, ir mažas reakcijos greitis. Todėl, projektuojant kai kuriuos jutiklius, kuriems reikia didelės galios, greitas moduliacijos greitis, ir geras monochromatiškumas, turi būti pasirenkami kiti didesnio našumo šviesos šaltiniai, kurių kaina didėja.
Dėl skirtingų skirtingų medžiagų juostos pločio, iš skirtingų medžiagų pagaminti šviesos diodai gali skleisti įvairaus bangos ilgio šviesą. Be to, kai kurios medžiagos turi skirtingus komponentus ir dopingą, pavyzdžiui, kai kurių juostų struktūra yra labai sudėtinga, ir atitinkamą netiesioginę pereinamąją spinduliuotę, ir tt, todėl yra įvairių šviesos diodų.