YUANNENGJI Diod adalah salah satu peranti yang paling biasa dalam peranti semikonduktor. Kebanyakan semikonduktor diperbuat daripada bahan semikonduktor terdop (atom dan bahan lain). Bahan konduktor LED biasanya galium aluminium arsenide. Dalam arsenida aluminium galium tulen, semua atom terikat dengan sempurna kepada jirannya, tidak meninggalkan elektron bebas untuk menyambungkan arus.
Dalam diod pemancar cahaya, seperti yang digunakan dalam jam digital, saiz jurang menentukan kekerapan foton, dengan kata lain, warna cahaya. Manakala semua diod memancarkan cahaya, kebanyakannya tidak begitu cekap. Dalam diod biasa, bahan semikonduktor itu sendiri menyerap banyak tenaga cahaya dan berakhir. LED ditutup dengan mentol plastik untuk memfokuskan cahaya ke arah tertentu.
Satu bentuk cahaya yang boleh dibebaskan oleh atom. Ia terdiri daripada banyak berkas kecil seperti zarah yang mempunyai tenaga dan momentum tetapi tiada jisim. Zarah ini dipanggil foton, yang merupakan unit cahaya yang paling asas. Foton dibebaskan kerana elektron bergerak. Dalam atom, elektron bergerak dalam orbit mengelilingi atom. Elektron dalam orbit yang berbeza mempunyai tenaga yang berbeza. Secara umumnya, elektron dengan tenaga yang lebih besar bergerak dalam orbit lebih jauh dari nukleus. Apabila elektron melompat dari orbital yang lebih rendah ke orbital yang lebih tinggi, tahap tenaga meningkat, dan sebaliknya, apabila ia jatuh dari fungsi orbit yang lebih tinggi kepada fungsi orbit yang lebih rendah, elektron membebaskan tenaga. Tenaga dibebaskan dalam bentuk foton. Penurunan tenaga yang lebih tinggi membebaskan foton tenaga yang lebih tinggi, yang dicirikan oleh frekuensi tinggi mereka.
Elektron bebas jatuh dari lapisan jenis P melalui diod ke dalam lubang elektron kosong. Ini melibatkan kejatuhan dari jalur konduksi ke fungsi orbit yang lebih rendah, jadi elektron membebaskan tenaga dalam bentuk foton. Ini berlaku dalam mana-mana diod, anda hanya melihat foton apabila diod diperbuat daripada bahan tertentu. Dalam diod silikon standard, for example, atom-atom disusun sedemikian rupa sehingga apabila elektron jatuh pada jarak yang agak pendek, atom-atom disusun sedemikian rupa sehingga mata manusia tidak dapat melihatnya kerana frekuensi elektron sangat rendah.
LED mempunyai beberapa kelebihan berbanding mentol pijar tradisional. Yang pertama ialah LED tidak mempunyai filamen untuk terbakar, jadi mereka bertahan lebih lama. Selain itu, mentol plastik kecil LED menjadikan LED lebih tahan lama. Ia juga boleh dipasang dengan lebih mudah ke dalam litar elektronik semasa. Proses pemancaran cahaya dalam mentol pijar tradisional melibatkan penjanaan haba yang banyak.
Ini adalah pembaziran tenaga sepenuhnya. Kecuali anda menggunakan lampu sebagai pemanas, kebanyakan arus berkesan tidak masuk terus ke dalam cahaya yang boleh dilihat. LED mengeluarkan haba yang sangat sedikit, secara relatifnya, semakin banyak tenaga elektrik yang masuk terus ke dalam cahaya, semakin kurang tenaga yang diperlukan.
Untuk LED cahaya yang boleh dilihat, seperti yang digunakan dalam jam digital, saiz jurang menentukan kekerapan foton, atau dengan kata lain, warna cahaya. Manakala semua diod memancarkan cahaya, kebanyakannya tidak begitu cekap. Dalam diod biasa, bahan semikonduktor itu sendiri menyerap banyak tenaga cahaya dan berakhir. LED dilindungi oleh mentol plastik yang memfokuskan cahaya ke arah tertentu.
LED mempunyai beberapa kelebihan berbanding mentol pijar tradisional. Yang pertama ialah LED tidak mempunyai filamen untuk terbakar, jadi mereka bertahan lebih lama. Selain itu, mentol plastik kecil LED menjadikannya lebih tahan lama. Ia juga boleh dipasang dengan lebih mudah ke dalam litar elektronik semasa. Proses pemancaran cahaya lampu pijar tradisional melibatkan penjanaan haba yang banyak. Ini adalah pembaziran tenaga sepenuhnya. Kecuali anda menggunakan lampu sebagai pemanas, kebanyakan arus berkesan tidak masuk terus ke dalam cahaya yang boleh dilihat. LED mengeluarkan haba yang sangat sedikit, dan secara relatifnya, semakin banyak tenaga elektrik yang digunakan secara langsung untuk cahaya, semakin kurang tenaga yang diperlukan.
Sehingga kini, LED terlalu mahal untuk kebanyakan aplikasi pencahayaan kerana ia diperbuat daripada bahan semikonduktor termaju. Harga peranti semikonduktor telah menurun dengan ketara pada masa lalu 10 Tahun, walau bagaimanapun, menjadikan LED sebagai pilihan pencahayaan yang lebih kos efektif untuk pelbagai aplikasi yang lebih luas. Dalam masa terdekat, LED akan memainkan peranan yang lebih besar dalam teknologi dunia.
Diod pemancar cahaya (LED) ialah diod simpang PN pincang ke hadapan yang diperbuat daripada bahan semikonduktor. Mekanisme pemancar cahayanya ialah apabila arus hadapan disuntik pada kedua-dua hujung persimpangan PN, pembawa tidak seimbang yang disuntik (pasangan lubang elektron) bergabung semula dan mengeluarkan cahaya semasa proses resapan. Proses pelepasan ini terutamanya sepadan dengan proses pelepasan cahaya secara spontan. Bergantung pada lokasi output cahaya, LED boleh dibahagikan kepada jenis pelepasan permukaan dan jenis pelepasan tepi. LED yang paling biasa digunakan ialah diod pemancar cahaya tepi heterojunction berkembar InGaAsP/InP.
Prinsip pemancar cahaya LED juga boleh dijelaskan oleh struktur jalur persimpangan PN. Bahan-bahan yang digunakan untuk membuat diod pemancar cahaya semikonduktor banyak didop. Dalam keadaan keseimbangan terma, terdapat banyak elektron dengan mobiliti tinggi di kawasan N, dan terdapat lebih banyak lubang dengan mobiliti rendah di rantau P. Disebabkan oleh had lapisan penghalang simpang PN, kedua-duanya tidak boleh bergabung semula secara semula jadi dalam keadaan biasa. Apabila voltan hadapan dikenakan pada simpang PN, elektron dalam jalur pengaliran kawasan alur boleh melarikan diri dari halangan simpang PN dan memasuki kawasan P. Oleh itu, apabila elektron dalam keadaan tenaga tinggi bertemu dengan lubang di sekitar simpang PN sedikit ke sisi kawasan P, penggabungan semula luminescence berlaku. Cahaya yang dipancarkan oleh penggabungan semula luminescence ini tergolong dalam sinaran spontan, dan panjang gelombang cahaya yang dipancarkan ditentukan oleh lebar celah jalur Cth bahan.
Diod pemancar cahaya mempunyai kelebihan yang ketara seperti kebolehpercayaan yang tinggi, masa kerja berterusan yang panjang pada suhu bilik, dan lineariti arus kuasa optik yang baik. Lebih-lebih lagi, memandangkan teknologi ini telah dibangunkan ke tahap yang agak matang, harganya sangat murah. Oleh itu, dalam reka bentuk beberapa penderia gentian optik mudah, jika LED adalah cekap, memilihnya sebagai sumber cahaya boleh mengurangkan kos keseluruhan sensor. Namun begitu, mekanisme luminescence LED menentukan bahawa ia mempunyai banyak kekurangan, seperti kuasa keluaran yang rendah, sudut pelepasan yang besar, lebar garis spektrum, dan kelajuan tindak balas yang rendah. Oleh itu, dalam reka bentuk beberapa sensor yang memerlukan kuasa tinggi, kadar modulasi yang cepat, dan monokromatik yang baik, sumber cahaya berprestasi tinggi lain perlu dipilih pada kos peningkatan kos.
Disebabkan oleh lebar celah jalur yang berbeza bagi bahan yang berbeza, diod pemancar cahaya yang diperbuat daripada bahan yang berbeza boleh memancarkan cahaya dengan panjang gelombang yang berbeza. Selain itu, sesetengah bahan mempunyai komponen dan doping yang berbeza, for example, sesetengahnya mempunyai struktur jalur yang sangat kompleks, dan sinaran peralihan tidak langsung yang sepadan, dan lain-lain., jadi terdapat pelbagai diod pemancar cahaya.