YUANNENGJI Dioder är en av de vanligaste enheterna i halvledarenheter. De flesta halvledare är gjorda av dopade halvledarmaterial (atomer och andra ämnen). Ledarmaterialet för lysdioder är vanligtvis galliumaluminiumarsenid. I ren galliumaluminiumarsenid, alla atomer är perfekt bundna till sina grannar, lämnar inga fria elektroner för att ansluta strömmen.
I lysdioder, som de som används i digitala klockor, storleken på gapet bestämmer fotonernas frekvens, med andra ord, ljusets färg. Medan alla dioder avger ljus, de flesta är inte särskilt effektiva. I vanliga dioder, själva halvledarmaterialet absorberar mycket av ljusenergin och hamnar. Lysdioder är täckta med en plastlampa för att fokusera ljuset i en viss riktning.
En form av ljus som kan frigöras av atomer. Den är sammansatt av många små partikelliknande buntar som har energi och fart men ingen massa. Dessa partiklar kallas fotoner, som är de mest grundläggande ljusenheterna. Fotoner frigörs eftersom elektroner rör sig. I atomer, elektroner rör sig i banor runt atomen. Elektroner i olika banor har olika energier. I stort sett, elektroner med större energi rör sig i banor längre bort från kärnan. När en elektron hoppar från en lägre orbital till en högre orbital, energinivån ökar, och omvänt, när den faller från en högre orbitalfunktion till en lägre orbitalfunktion, elektronen frigör energi. Energin frigörs i form av fotoner. Högre energidroppar frigör fotoner med högre energi, som kännetecknas av sin höga frekvens.
En fri elektron faller från skiktet av P-typ genom dioden in i ett tomt elektronhål. Detta innebär att falla från ledningsbandet till en lägre orbitalfunktion, så elektronen frigör energi i form av en foton. Detta händer i vilken diod som helst, du ser bara fotonerna när dioden är gjord av ett visst material. I en vanlig kiseldiod, till exempel, atomerna är ordnade på ett sådant sätt att när elektronen faller över ett relativt kort avstånd, atomerna är ordnade på ett sådant sätt att det mänskliga ögat inte kan se det eftersom elektronfrekvensen är så låg.
Lysdioder har flera fördelar jämfört med traditionella glödlampor. Den första är att lysdioder inte har några glödtrådar som brinner ut, så de håller längre. Dessutom, LED:ns lilla plastlampa gör LED:n mer hållbar. Den kan också enklare passas in i nuvarande elektroniska kretsar. Processen att avge ljus i traditionella glödlampor innebär att det genereras mycket värme.
Detta är ett totalt slöseri med energi. Om du inte använder lampan som värmare, det mesta av den effektiva strömmen går inte direkt in i synligt ljus. Lysdioder avger väldigt lite värme, så relativt sett, ju mer el som går direkt in i ljus, desto mindre energi behövs.
För lysdioder för synligt ljus, som de som används i digitala klockor, storleken på gapet bestämmer fotonernas frekvens, eller med andra ord, ljusets färg. Medan alla dioder avger ljus, de flesta är inte särskilt effektiva. I vanliga dioder, själva halvledarmaterialet absorberar mycket av ljusenergin och hamnar. Lysdioder är täckta av en plastglödlampa som fokuserar ljuset i en viss riktning.
Lysdioder har flera fördelar jämfört med traditionella glödlampor. Den första är att lysdioder inte har några glödtrådar som brinner ut, så de håller längre. Dessutom, den lilla plastlampan av LED gör dem mer hållbara. De kan också enklare passas in i nuvarande elektroniska kretsar. Den ljusemitterande processen för traditionella glödlampor involverar generering av mycket värme. Detta är ett totalt slöseri med energi. Om du inte använder lampan som värmare, det mesta av den effektiva strömmen går inte direkt in i synligt ljus. Lysdioder avger väldigt lite värme, och relativt sett, ju mer elektricitet som används direkt till ljus, desto mindre energi behövs.
Hittills, Lysdioder har varit för dyra för de flesta belysningstillämpningar eftersom de är gjorda av avancerade halvledarmaterial. Priset på halvledarenheter har sjunkit avsevärt tidigare 10 år, dock, gör LED till ett mer kostnadseffektivt belysningsalternativ för ett bredare spektrum av applikationer. Inom en snar framtid, LED kommer att spela en större roll i världens teknologi.
En lysdiod (LED) är en framåtspänd PN-övergångsdiod gjord av halvledarmaterial. Dess ljusemitterande mekanism är att när en framåtström injiceras i båda ändarna av PN-övergången, de injicerade obalanserade bärarna (elektron-hål-par) rekombinerar och avger ljus under diffusionsprocessen. Denna emissionsprocess motsvarar huvudsakligen den spontana emissionsprocessen av ljus. Beroende på placeringen av ljusutgången, Lysdioder kan delas in i ytemissionstyp och kantemissionstyp. Den mest använda lysdioden är InGaAsP/InP dubbel heterojunction edge light-emitting diod.
Den ljusemitterande principen för lysdioder kan också förklaras av PN-övergångens bandstruktur. Materialen som används för att tillverka ljusemitterande halvledardioder är kraftigt dopade. I det termiska jämviktstillståndet, det finns många elektroner med hög rörlighet i N-regionen, och det finns fler hål med låg rörlighet i P-regionen. På grund av begränsningen av PN-övergångsbarriärskiktet, de två kan inte naturligt kombineras under normala förhållanden. När en framåtspänning appliceras på PN-övergången, elektronerna i ledningsbandet i spårområdet kan fly PN-övergångens barriär och komma in i P-området. Därför, när elektronerna i högenergitillståndet möter hålen i närheten av PN-övergången något vid sidan av P-området, luminescensrekombination inträffar. Ljuset som emitteras av denna luminescensrekombination tillhör spontan strålning, och våglängden för det utstrålade ljuset bestäms av bandgapets bredd Eg för materialet.
Ljusemitterande dioder har betydande fördelar såsom hög tillförlitlighet, lång kontinuerlig arbetstid i rumstemperatur, och god optisk effekt-strömlinjäritet. Dessutom, eftersom denna teknik har utvecklats till en relativt mogen nivå, dess pris är mycket billigt. Därför, i designen av några enkla optiska fibersensorer, om LED är kompetent, att välja den som ljuskälla kan kraftigt minska kostnaden för hela sensorn. Men, luminescensmekanismen hos LED avgör att den har många brister, såsom låg uteffekt, stor emissionsvinkel, spektrallinjebredd, och låg svarshastighet. Därför, i utformningen av vissa sensorer som kräver hög effekt, snabb moduleringshastighet, och god monokromaticitet, andra ljuskällor med högre prestanda måste väljas till priset av ökade kostnader.
På grund av de olika bandgapbredderna av olika material, lysdioder gjorda av olika material kan avge ljus med olika våglängder. Dessutom, vissa material har olika komponenter och doping, till exempel, vissa har mycket komplexa bandstrukturer, och motsvarande indirekt övergångsstrålning, etc., så det finns olika lysdioder.