YUANNENGJI Dioder er en av de vanligste enhetene i halvlederenheter. De fleste halvledere er laget av dopede halvledermaterialer (atomer og andre stoffer). Ledermaterialet til lysdioder er vanligvis galliumaluminiumarsenid. I ren galliumaluminiumarsenid, alle atomer er perfekt bundet til sine naboer, etterlater ingen frie elektroner for å koble strømmen.
I lysdioder, slik som de som brukes i digitale klokker, størrelsen på gapet bestemmer frekvensen til fotonene, med andre ord, fargen på lyset. Mens alle dioder sender ut lys, de fleste er ikke veldig effektive. I vanlige dioder, selve halvledermaterialet absorberer mye av lysenergien og ender opp. LED er dekket med en plastpære for å fokusere lyset i en bestemt retning.
En form for lys som kan frigjøres av atomer. Den er sammensatt av mange bittesmå partikkellignende bunter som har energi og fart, men ingen masse. Disse partiklene kalles fotoner, som er de mest grunnleggende lysenhetene. Fotoner frigjøres fordi elektroner beveger seg rundt. I atomer, elektroner beveger seg i baner rundt atomet. Elektroner i forskjellige baner har forskjellige energier. Generelt sett, elektroner med større energi beveger seg i baner lenger bort fra kjernen. Når et elektron hopper fra en lavere orbital til en høyere orbital, energinivået øker, og omvendt, når den faller fra en høyere orbitalfunksjon til en lavere orbitalfunksjon, elektronet frigjør energi. Energien frigjøres i form av fotoner. Dråper med høyere energi frigjør fotoner med høyere energi, som er preget av sin høye frekvens.
Et fritt elektron faller fra P-type laget gjennom dioden inn i et tomt elektronhull. Dette innebærer å falle fra ledningsbåndet til en lavere orbitalfunksjon, slik at elektronet frigjør energi i form av et foton. Dette skjer i enhver diode, du ser bare fotonene når dioden er laget av et bestemt materiale. I en standard silisiumdiode, for eksempel, atomene er ordnet på en slik måte at når elektronet faller over en relativt kort avstand, atomene er ordnet på en slik måte at det menneskelige øyet ikke kan se det fordi elektronfrekvensen er så lav.
LED har flere fordeler i forhold til tradisjonelle glødelamper. Den første er at lysdioder ikke har noen glødetråd som kan brenne ut, så de varer lenger. I tillegg, den lille plastpæren til LED-en gjør LED-en mer holdbar. Den kan også lettere monteres i gjeldende elektroniske kretser. Prosessen med å sende ut lys i tradisjonelle glødepærer innebærer å generere mye varme.
Dette er fullstendig sløsing med energi. Med mindre du bruker lyset som varmeovn, det meste av den effektive strømmen går ikke direkte inn i synlig lys. LED avgir svært lite varme, så relativt sett, jo mer elektrisitet som går direkte inn i lys, jo mindre energi trengs.
For lysdioder for synlig lys, slik som de som brukes i digitale klokker, størrelsen på gapet bestemmer frekvensen til fotonene, eller med andre ord, fargen på lyset. Mens alle dioder sender ut lys, de fleste er ikke veldig effektive. I vanlige dioder, selve halvledermaterialet absorberer mye av lysenergien og ender opp. LED er dekket av en plastpære som fokuserer lyset i en bestemt retning.
LED har flere fordeler i forhold til tradisjonelle glødelamper. Den første er at lysdioder ikke har noen glødetråd som kan brenne ut, så de varer lenger. I tillegg, den lille plastpæren med LED gjør dem mer holdbare. De kan også lettere monteres i gjeldende elektroniske kretser. Den lysemitterende prosessen til tradisjonelle glødelamper innebærer generering av mye varme. Dette er fullstendig sløsing med energi. Med mindre du bruker lyset som varmeovn, det meste av den effektive strømmen går ikke direkte inn i synlig lys. LED avgir svært lite varme, og relativt sett, jo mer strøm som brukes direkte til lys, jo mindre energi trengs.
Inntil nå, LED har vært for dyre for de fleste belysningsapplikasjoner fordi de er laget av avanserte halvledermaterialer. Prisen på halvlederenheter har falt betydelig tidligere 10 år, imidlertid, gjør LED til et mer kostnadseffektivt belysningsalternativ for et bredere spekter av bruksområder. I nær fremtid, LED vil spille en større rolle i verdensteknologien.
En lysdiode (LED) er en foroverspent PN-kryssdiode laget av halvledermaterialer. Dens lysemitterende mekanisme er at når en foroverstrøm injiseres i begge ender av PN-krysset, de injiserte ubalanserte bærerne (elektron-hull-par) rekombinere og sende ut lys under diffusjonsprosessen. Denne emisjonsprosessen tilsvarer hovedsakelig den spontane emisjonsprosessen av lys. Avhengig av plasseringen av lysutgangen, LED kan deles inn i overflateutslippstype og kantutslippstype. Den mest brukte LED-en er InGaAsP/InP dobbel heterojunction edge lysemitterende diode.
Det lysemitterende prinsippet til LED kan også forklares med båndstrukturen til PN-krysset. Materialene som brukes til å lage lysemitterende halvlederdioder er sterkt dopet. I termisk likevektstilstand, det er mange elektroner med høy mobilitet i N-regionen, og det er flere hull med lav mobilitet i P-regionen. På grunn av begrensningen av PN-kryssbarrierelaget, de to kan ikke naturlig rekombinere under normale forhold. Når en foroverspenning påføres PN-krysset, elektronene i ledningsbåndet til groove-området kan unnslippe barrieren til PN-krysset og gå inn i P-området. Derfor, når elektronene i høyenergitilstand møter hullene i nærheten av PN-krysset litt til siden av P-området, luminescensrekombinasjon oppstår. Lyset som sendes ut av denne luminescensrekombinasjonen tilhører spontan stråling, og bølgelengden til det utstrålte lyset bestemmes av båndgapbredden Eg for materialet.
Lysemitterende dioder har betydelige fordeler som høy pålitelighet, lang kontinuerlig arbeidstid ved romtemperatur, og god optisk strøm-strøm linearitet. Dessuten, siden denne teknologien er utviklet til et relativt modent nivå, prisen er veldig billig. Derfor, i utformingen av noen enkle optiske fibersensorer, hvis LED er kompetent, å velge den som lyskilde kan i stor grad redusere kostnadene for hele sensoren. Imidlertid, luminescensmekanismen til LED bestemmer at den har mange mangler, for eksempel lav utgangseffekt, stor utslippsvinkel, spektral linjebredde, og lav responshastighet. Derfor, i utformingen av noen sensorer som krever høy effekt, rask modulasjonshastighet, og god monokromatiskitet, andre lyskilder med høyere ytelse må velges på bekostning av økende kostnader.
På grunn av de forskjellige båndgap-breddene til forskjellige materialer, lysemitterende dioder laget av forskjellige materialer kan sende ut lys med forskjellige bølgelengder. I tillegg, noen materialer har forskjellige komponenter og doping, for eksempel, noen har svært komplekse båndstrukturer, og tilsvarende indirekte overgangsstråling, osv., så det er forskjellige lysdioder.