YUANNENGJI Diódy sú jedným z najbežnejších zariadení v polovodičových zariadeniach. Väčšina polovodičov je vyrobená z dopovaných polovodičových materiálov (atómov a iných látok). Materiál vodičov LED je zvyčajne arzenid gália a hliníka. V čistom arzenide gálium-hlinitom, všetky atómy sú dokonale spojené so svojimi susedmi, nezanecháva žiadne voľné elektróny na pripojenie prúdu.
V diódach vyžarujúcich svetlo, aké sa používajú v digitálnych hodinách, veľkosť medzery určuje frekvenciu fotónov, inými slovami, farba svetla. Zatiaľ čo všetky diódy vyžarujú svetlo, väčšina z nich nie je príliš efektívna. V bežných diódach, samotný polovodičový materiál absorbuje veľa svetelnej energie a končí. LED diódy sú pokryté plastovou žiarovkou, ktorá zaostruje svetlo v určitom smere.
Forma svetla, ktorú môžu uvoľňovať atómy. Skladá sa z mnohých malých zväzkov podobných časticiam, ktoré majú energiu a hybnosť, ale nemajú hmotnosť. Tieto častice sa nazývajú fotóny, čo sú najzákladnejšie jednotky svetla. Fotóny sa uvoľňujú, pretože elektróny sa pohybujú. V atómoch, elektróny sa pohybujú po dráhach okolo atómu. Elektróny na rôznych dráhach majú rôzne energie. Všeobecne povedané, elektróny s väčšou energiou sa pohybujú po dráhach ďalej od jadra. Keď elektrón preskočí z nižšieho orbitálu na vyšší orbitál, hladina energie sa zvyšuje, a naopak, keď klesne z vyššej orbitálnej funkcie do nižšej orbitálnej funkcie, elektrón uvoľňuje energiu. Energia sa uvoľňuje vo forme fotónov. Kvapky s vyššou energiou uvoľňujú fotóny s vyššou energiou, ktoré sa vyznačujú vysokou frekvenciou.
Voľný elektrón padá z vrstvy typu P cez diódu do prázdnej elektrónovej diery. Ide o pád z vodivého pásma do nižšej orbitálnej funkcie, takže elektrón uvoľňuje energiu vo forme fotónu. To sa deje v každej dióde, fotóny len vidíte, keď je dióda vyrobená z určitého materiálu. V štandardnej kremíkovej dióde, napríklad, atómy sú usporiadané tak, že keď elektrón dopadne na relatívne malú vzdialenosť, atómy sú usporiadané tak, že ich ľudské oko nevidí, pretože frekvencia elektrónov je taká nízka.
LED diódy majú oproti klasickým žiarovkám niekoľko výhod. Prvým je, že LED diódy nemajú žiadne vlákno, ktoré by sa vypálilo, takže vydržia dlhšie. Okrem toho, malá plastová žiarovka LED robí LED diódu odolnejšou. Môže byť tiež jednoduchšie namontovaný do súčasných elektronických obvodov. Proces vyžarovania svetla v tradičných žiarovkách zahŕňa vytváranie veľkého množstva tepla.
To je úplná strata energie. Pokiaľ nepoužívate svetlo ako ohrievač, väčšina efektívneho prúdu nejde priamo do viditeľného svetla. LED diódy vyžarujú veľmi málo tepla, teda relatívne povedané, čím viac elektriny ide priamo do svetla, tým menej energie je potrebné.
Pre viditeľné svetlo LED, aké sa používajú v digitálnych hodinách, veľkosť medzery určuje frekvenciu fotónov, alebo inými slovami, farba svetla. Zatiaľ čo všetky diódy vyžarujú svetlo, väčšina z nich nie je príliš efektívna. V bežných diódach, samotný polovodičový materiál absorbuje veľkú časť svetelnej energie a končí. LED diódy sú pokryté plastovou žiarovkou, ktorá zaostruje svetlo v určitom smere.
LED diódy majú oproti klasickým žiarovkám niekoľko výhod. Prvým je, že LED diódy nemajú žiadne vlákno, ktoré by sa vypálilo, takže vydržia dlhšie. Okrem toho, malá plastová žiarovka LED diód ich robí odolnejšími. Môžu byť tiež jednoduchšie namontované do súčasných elektronických obvodov. Proces vyžarovania svetla tradičných žiaroviek zahŕňa tvorbu veľkého množstva tepla. To je úplná strata energie. Pokiaľ nepoužívate svetlo ako ohrievač, väčšina efektívneho prúdu nejde priamo do viditeľného svetla. LED diódy vyžarujú veľmi málo tepla, a relatívne povedané, tým viac elektriny sa spotrebuje priamo na svetlo, tým menej energie je potrebné.
Až doteraz, LED diódy boli príliš drahé pre väčšinu aplikácií osvetlenia, pretože sú vyrobené z pokročilých polovodičových materiálov. Cena polovodičových zariadení v minulosti výrazne klesla 10 rokmi, avšak, vďaka čomu sú LED diódy nákladovo efektívnejšou možnosťou osvetlenia pre širšiu škálu aplikácií. V blízkej budúcnosti, LED budú hrať väčšiu úlohu vo svetovej technológii.
Svetelná dióda (LED) je dopredne predpätá PN prechodová dióda vyrobená z polovodičových materiálov. Jeho mechanizmus vyžarovania svetla spočíva v tom, že keď sa na oba konce PN prechodu vstrekuje dopredný prúd, vstrekované nevyvážené nosiče (páry elektrón-diera) rekombinujú a emitujú svetlo počas procesu difúzie. Tento emisný proces zodpovedá hlavne procesu spontánnej emisie svetla. V závislosti od umiestnenia svetelného výkonu, LED diódy možno rozdeliť na typ povrchového vyžarovania a typ okrajového vyžarovania. Najčastejšie používanou LED diódou je svetelná dióda InGaAsP/InP s dvojitým heteroprechodným okrajom..
Princíp vyžarovania svetla LED diód možno vysvetliť aj pásovou štruktúrou PN prechodu. Materiály používané na výrobu polovodičových diód vyžarujúcich svetlo sú silne dopované. V tepelne rovnovážnom stave, v oblasti N je veľa elektrónov s vysokou pohyblivosťou, a v oblasti P je viac dier s nízkou pohyblivosťou. Vzhľadom na obmedzenie bariérovej vrstvy prechodu PN, tieto dve sa za normálnych podmienok nemôžu prirodzene rekombinovať. Keď je na PN prechod privedené dopredné napätie, elektróny vo vodivom páse oblasti drážky môžu uniknúť bariére PN prechodu a vstúpiť do oblasti P. Preto, keď sa elektróny vo vysokoenergetickom stave stretnú s otvormi v blízkosti PN prechodu mierne na stranu oblasti P, dochádza k luminiscenčnej rekombinácii. Svetlo vyžarované touto luminiscenčnou rekombináciou patrí k spontánnemu žiareniu, a vlnová dĺžka vyžarovaného svetla je určená šírkou bandgap Eg materiálu.
Svetelné diódy majú významné výhody, ako je vysoká spoľahlivosť, dlhý nepretržitý pracovný čas pri izbovej teplote, a dobrá linearita optického výkonu a prúdu. Navyše, keďže táto technológia bola vyvinutá na relatívne vyspelú úroveň, jeho cena je veľmi lacná. Preto, pri návrhu niektorých jednoduchých optických vláknových snímačov, ak LED je kompetentný, jeho výber ako zdroj svetla môže výrazne znížiť náklady na celý senzor. Avšak, luminiscenčný mechanizmus LED určuje, že má veľa nedostatkov, ako je nízky výstupný výkon, veľký vyžarovací uhol, šírka spektrálnej čiary, a nízka rýchlosť odozvy. Preto, v dizajne niektorých snímačov, ktoré vyžadujú vysoký výkon, rýchla modulačná rýchlosť, a dobrá monochromatickosť, iné svetelné zdroje s vyšším výkonom je potrebné zvoliť za cenu zvýšených nákladov.
Kvôli rôznym šírkam bandgap rôznych materiálov, svetelné diódy vyrobené z rôznych materiálov môžu vyžarovať svetlo rôznych vlnových dĺžok. Okrem toho, niektoré materiály majú rôzne zložky a doping, napríklad, niektoré majú veľmi zložité pásové štruktúry, a zodpovedajúce nepriame prechodové žiarenie, atď., takže existujú rôzne svetelné diódy.