یوآننگجی ڈائیوڈس سیمی کنڈکٹر آلات میں سب سے زیادہ عام آلات میں سے ایک ہیں۔. زیادہ تر سیمی کنڈکٹر ڈوپڈ سیمی کنڈکٹر مواد سے بنے ہوتے ہیں۔ (ایٹم اور دیگر مادے). ایل ای ڈی کا موصل مواد عام طور پر گیلیم ایلومینیم آرسنائیڈ ہوتا ہے۔. خالص گیلیم ایلومینیم آرسنائیڈ میں, تمام ایٹم اپنے پڑوسیوں سے بالکل جڑے ہوئے ہیں۔, کرنٹ کو جوڑنے کے لیے کوئی مفت الیکٹران نہیں چھوڑنا.
روشنی خارج کرنے والے ڈایڈس میں, جیسے ڈیجیٹل گھڑیوں میں استعمال ہوتے ہیں۔, خلا کا سائز فوٹون کی فریکوئنسی کا تعین کرتا ہے۔, دوسرے الفاظ میں, روشنی کا رنگ. جبکہ تمام ڈایڈس روشنی کا اخراج کرتے ہیں۔, زیادہ تر بہت موثر نہیں ہیں. عام ڈایڈس میں, سیمی کنڈکٹر مواد خود بہت زیادہ روشنی کی توانائی جذب کرتا ہے اور ختم ہوجاتا ہے۔. روشنی کو ایک خاص سمت میں مرکوز کرنے کے لیے ایل ای ڈی کو پلاسٹک کے بلب سے ڈھانپ دیا جاتا ہے۔.
روشنی کی ایک شکل جو ایٹموں کے ذریعے جاری کی جا سکتی ہے۔. یہ بہت سے چھوٹے ذرہ نما بنڈلوں پر مشتمل ہے جن میں توانائی اور رفتار ہے لیکن کوئی کمیت نہیں ہے۔. ان ذرات کو فوٹون کہتے ہیں۔, جو روشنی کی سب سے بنیادی اکائیاں ہیں۔. فوٹون جاری ہوتے ہیں کیونکہ الیکٹران ادھر ادھر حرکت کرتے ہیں۔. ایٹموں میں, الیکٹران ایٹم کے گرد مدار میں حرکت کرتے ہیں۔. مختلف مداروں میں الیکٹران مختلف توانائیاں رکھتے ہیں۔. عام طور پر بولنا, زیادہ توانائی والے الیکٹران مدار میں نیوکلئس سے بہت دور حرکت کرتے ہیں۔. جب ایک الیکٹران نچلے مدار سے اونچے مدار میں چھلانگ لگاتا ہے۔, توانائی کی سطح بڑھ جاتی ہے, اور اس کے برعکس, جب یہ ایک اعلی مداری فعل سے کم مداری فعل میں گرتا ہے۔, الیکٹران توانائی جاری کرتا ہے۔. توانائی فوٹون کی شکل میں خارج ہوتی ہے۔. اعلی توانائی کے قطرے زیادہ توانائی والے فوٹونز جاری کرتے ہیں۔, جو ان کی اعلی تعدد کی طرف سے خصوصیات ہیں.
ایک مفت الیکٹران پی قسم کی پرت سے ڈایڈڈ کے ذریعے ایک خالی الیکٹران سوراخ میں گرتا ہے۔. اس میں کنڈکشن بینڈ سے کم مداری فنکشن میں گرنا شامل ہے۔, لہذا الیکٹران ایک فوٹون کی شکل میں توانائی جاری کرتا ہے۔. یہ کسی بھی ڈائیوڈ میں ہوتا ہے۔, آپ صرف فوٹون دیکھتے ہیں جب ڈایڈڈ کسی خاص مواد سے بنا ہوتا ہے۔. ایک معیاری سلکان ڈایڈڈ میں, مثال کے طور پر, ایٹموں کو اس طرح ترتیب دیا جاتا ہے کہ جب الیکٹران نسبتاً کم فاصلے پر گرتا ہے۔, ایٹموں کو اس طرح ترتیب دیا گیا ہے کہ انسانی آنکھ اسے نہیں دیکھ سکتی کیونکہ الیکٹران کی فریکوئنسی بہت کم ہے۔.
روایتی تاپدیپت بلب کے مقابلے ایل ای ڈی کے کئی فوائد ہیں۔. پہلا یہ کہ ایل ای ڈی میں جلانے کے لیے کوئی فلیمینٹ نہیں ہوتا, لہذا وہ زیادہ دیر تک رہتے ہیں. اس کے علاوہ, ایل ای ڈی کا چھوٹا پلاسٹک بلب ایل ای ڈی کو زیادہ پائیدار بناتا ہے۔. یہ زیادہ آسانی سے موجودہ الیکٹرانک سرکٹس میں بھی لگایا جا سکتا ہے۔. روایتی تاپدیپت بلبوں میں روشنی کے اخراج کے عمل میں بہت زیادہ گرمی پیدا کرنا شامل ہے۔.
یہ توانائی کا مکمل ضیاع ہے۔. جب تک کہ آپ روشنی کو ہیٹر کے طور پر استعمال نہ کریں۔, زیادہ تر موثر کرنٹ براہ راست مرئی روشنی میں نہیں جاتا ہے۔. ایل ای ڈی بہت کم گرمی خارج کرتے ہیں۔, تو نسبتاً بول رہا ہے, زیادہ بجلی جو براہ راست روشنی میں جاتی ہے۔, کم توانائی کی ضرورت ہے.
مرئی روشنی ایل ای ڈی کے لیے, جیسے ڈیجیٹل گھڑیوں میں استعمال ہوتے ہیں۔, خلا کا سائز فوٹون کی فریکوئنسی کا تعین کرتا ہے۔, یا دوسرے الفاظ میں, روشنی کا رنگ. جبکہ تمام ڈایڈس روشنی کا اخراج کرتے ہیں۔, زیادہ تر بہت موثر نہیں ہیں. عام ڈایڈس میں, سیمی کنڈکٹر مواد خود روشنی کی زیادہ تر توانائی جذب کرتا ہے اور ختم ہوجاتا ہے۔. ایل ای ڈی ایک پلاسٹک کے بلب سے ڈھکی ہوتی ہے جو روشنی کو ایک مخصوص سمت میں مرکوز کرتی ہے۔.
روایتی تاپدیپت بلب کے مقابلے ایل ای ڈی کے کئی فوائد ہیں۔. پہلا یہ کہ ایل ای ڈی میں جلانے کے لیے کوئی فلیمینٹ نہیں ہوتا, لہذا وہ زیادہ دیر تک رہتے ہیں. اس کے علاوہ, ایل ای ڈی کا چھوٹا پلاسٹک بلب انہیں زیادہ پائیدار بناتا ہے۔. انہیں موجودہ الیکٹرانک سرکٹس میں بھی آسانی سے لگایا جا سکتا ہے۔. روایتی تاپدیپت لیمپوں کے روشنی کے اخراج کے عمل میں بہت زیادہ گرمی پیدا ہوتی ہے۔. یہ توانائی کا مکمل ضیاع ہے۔. جب تک کہ آپ روشنی کو ہیٹر کے طور پر استعمال نہ کریں۔, زیادہ تر موثر کرنٹ براہ راست مرئی روشنی میں نہیں جاتا ہے۔. ایل ای ڈی بہت کم گرمی خارج کرتے ہیں۔, اور نسبتا بولنا, زیادہ بجلی جو براہ راست روشنی کے لیے استعمال ہوتی ہے۔, کم توانائی کی ضرورت ہے.
اب تک, ایل ای ڈی زیادہ تر لائٹنگ ایپلی کیشنز کے لیے بہت مہنگی رہی ہیں کیونکہ وہ جدید سیمی کنڈکٹر مواد سے بنی ہیں۔. سیمی کنڈکٹر ڈیوائسز کی قیمت میں ماضی میں نمایاں کمی آئی ہے۔ 10 سال, تاہم, ایپلی کیشنز کی وسیع رینج کے لیے ایل ای ڈی کو زیادہ سرمایہ کاری مؤثر لائٹنگ آپشن بنانا. مستقبل قریب میں, ایل ای ڈی عالمی ٹیکنالوجی میں ایک بڑا کردار ادا کرے گی۔.
روشنی خارج کرنے والا ڈایڈڈ (ایل ای ڈی) سیمی کنڈکٹر مواد سے بنا ایک فارورڈ بائیسڈ PN جنکشن ڈائیوڈ ہے۔. اس کا روشنی خارج کرنے والا طریقہ کار یہ ہے کہ جب PN جنکشن کے دونوں سروں پر فارورڈ کرنٹ لگایا جاتا ہے۔, انجکشن غیر متوازن کیریئرز (الیکٹران سوراخ کے جوڑے) بازی کے عمل کے دوران دوبارہ جوڑیں اور روشنی کا اخراج کریں۔. یہ اخراج کا عمل بنیادی طور پر روشنی کے بے ساختہ اخراج کے عمل سے مطابقت رکھتا ہے۔. روشنی کی پیداوار کے مقام پر منحصر ہے, ایل ای ڈی کو سطح کے اخراج کی قسم اور کنارے کے اخراج کی قسم میں تقسیم کیا جاسکتا ہے۔. سب سے زیادہ استعمال ہونے والی ایل ای ڈی InGaAsP/InP ڈبل ہیٹروجنکشن ایج لائٹ ایمیٹنگ ڈائیوڈ ہے۔.
ایل ای ڈی کے روشنی خارج کرنے والے اصول کی وضاحت PN جنکشن کے بینڈ کی ساخت سے بھی کی جا سکتی ہے۔. سیمی کنڈکٹر لائٹ ایمیٹنگ ڈایڈس بنانے کے لیے استعمال ہونے والے مواد کو بہت زیادہ ڈوپ کیا جاتا ہے۔. تھرمل توازن کی حالت میں, N خطے میں بہت سے الیکٹران ہیں جن کی نقل و حرکت زیادہ ہے۔, اور P خطے میں کم نقل و حرکت کے ساتھ زیادہ سوراخ ہیں۔. PN جنکشن رکاوٹ پرت کی حد کی وجہ سے, دونوں قدرتی طور پر عام حالات میں دوبارہ نہیں مل سکتے ہیں۔. جب PN جنکشن پر فارورڈ وولٹیج کا اطلاق ہوتا ہے۔, گروو ریجن کے کنڈکشن بینڈ میں الیکٹران PN جنکشن کی رکاوٹ سے بچ کر P ریجن میں داخل ہو سکتے ہیں۔. اس لیے, جب ہائی انرجی سٹیٹ میں الیکٹران PN جنکشن کے قرب و جوار کے سوراخوں سے P ریجن کی طرف تھوڑا سا ملتے ہیں, luminescence recombination اس وقت ہوتی ہے. اس luminescence recombination سے خارج ہونے والی روشنی کا تعلق بے ساختہ تابکاری سے ہے۔, اور شعاع شدہ روشنی کی طول موج کا تعین مواد کی بینڈ گیپ چوڑائی سے کیا جاتا ہے۔.
روشنی خارج کرنے والے ڈایڈس کے اہم فوائد ہیں جیسے کہ اعلی وشوسنییتا, کمرے کے درجہ حرارت پر طویل مسلسل کام کرنے کا وقت, اور اچھی آپٹیکل پاور کرنٹ لکیریٹی. مزید یہ کہ, چونکہ اس ٹیکنالوجی کو نسبتاً پختہ سطح پر تیار کیا گیا ہے۔, اس کی قیمت بہت سستی ہے. اس لیے, کچھ سادہ آپٹیکل فائبر سینسر کے ڈیزائن میں, اگر ایل ای ڈی قابل ہے, اسے روشنی کے منبع کے طور پر منتخب کرنے سے پورے سینسر کی لاگت بہت کم ہو سکتی ہے۔. تاہم, LED کا luminescence میکانزم اس بات کا تعین کرتا ہے کہ اس میں بہت سی خامیاں ہیں۔, جیسے کم آؤٹ پٹ پاور, بڑے اخراج زاویہ, سپیکٹرل لائن کی چوڑائی, اور کم ردعمل کی رفتار. اس لیے, کچھ سینسروں کے ڈیزائن میں جو اعلی طاقت کی ضرورت ہوتی ہے۔, تیز رفتار ماڈلن کی شرح, اور اچھی یک رنگیت, دیگر اعلی کارکردگی والے روشنی کے ذرائع کو بڑھتے ہوئے اخراجات کی قیمت پر منتخب کرنا ہوگا۔.
مختلف مواد کی مختلف بینڈ گیپ چوڑائی کی وجہ سے, مختلف مادوں سے بنی روشنی خارج کرنے والے ڈائیوڈ مختلف طول موج کی روشنی خارج کر سکتے ہیں۔. اس کے علاوہ, کچھ مواد مختلف اجزاء اور ڈوپنگ ہے, مثال کے طور پر, کچھ میں بہت پیچیدہ بینڈ ڈھانچے ہوتے ہیں۔, اور متعلقہ بالواسطہ منتقلی تابکاری, وغیرہ, لہذا روشنی خارج کرنے والے مختلف ڈایڈس ہیں۔.