YUANNENGJI Điốt là một trong những thiết bị phổ biến nhất trong các thiết bị bán dẫn. Hầu hết các chất bán dẫn được làm bằng vật liệu bán dẫn pha tạp (nguyên tử và các chất khác). Vật liệu dẫn điện của đèn LED thường là gali nhôm arsenide. Trong gali nhôm arsenua tinh khiết, tất cả các nguyên tử được liên kết hoàn hảo với các nguyên tử lân cận của chúng, không còn lại các electron tự do để kết nối dòng điện.
Trong điốt phát sáng, chẳng hạn như những thứ được sử dụng trong đồng hồ kỹ thuật số, kích thước của khoảng cách xác định tần số của photon, nói cách khác, màu sắc của ánh sáng. Trong khi tất cả các điốt đều phát ra ánh sáng, hầu hết đều không hiệu quả lắm. Trong điốt thông thường, bản thân vật liệu bán dẫn hấp thụ rất nhiều năng lượng ánh sáng và cuối cùng. Đèn LED được phủ một bóng đèn nhựa để tập trung ánh sáng theo một hướng cụ thể.
Một dạng ánh sáng có thể được giải phóng bởi các nguyên tử. Nó bao gồm nhiều bó nhỏ giống như hạt có năng lượng và động lượng nhưng không có khối lượng. Những hạt này được gọi là photon, đó là những đơn vị cơ bản nhất của ánh sáng. Photon được giải phóng vì các electron chuyển động xung quanh. Trong nguyên tử, các electron chuyển động theo quỹ đạo xung quanh nguyên tử. Các electron ở các quỹ đạo khác nhau có năng lượng khác nhau. Nói chung, các electron có năng lượng lớn hơn chuyển động theo quỹ đạo cách xa hạt nhân hơn. Khi electron nhảy từ quỹ đạo thấp lên quỹ đạo cao hơn, mức năng lượng tăng lên, và ngược lại, khi nó rơi từ hàm quỹ đạo cao hơn xuống hàm quỹ đạo thấp hơn, electron giải phóng năng lượng. Năng lượng được giải phóng dưới dạng photon. Giọt năng lượng cao hơn giải phóng các photon năng lượng cao hơn, được đặc trưng bởi tần số cao.
Một electron tự do rơi từ lớp loại P qua diode vào lỗ trống electron. Điều này liên quan đến việc rơi từ vùng dẫn xuống hàm quỹ đạo thấp hơn, do đó electron giải phóng năng lượng dưới dạng photon. Điều này xảy ra ở bất kỳ diode nào, bạn chỉ nhìn thấy các photon khi diode được làm từ một loại vật liệu nhất định. Trong một diode silicon tiêu chuẩn, ví dụ, các nguyên tử được sắp xếp sao cho khi electron rơi trên một khoảng cách tương đối ngắn, các nguyên tử được sắp xếp sao cho mắt người không thể nhìn thấy được vì tần số electron quá thấp.
Đèn LED có nhiều ưu điểm so với bóng đèn sợi đốt truyền thống. Đầu tiên là đèn LED không có dây tóc để cháy hết, vì vậy chúng tồn tại lâu hơn. Ngoài ra, Bóng đèn nhựa nhỏ của đèn LED giúp đèn LED bền hơn. Nó cũng có thể được lắp dễ dàng hơn vào các mạch điện tử hiện tại. Quá trình phát sáng của bóng đèn sợi đốt truyền thống liên quan đến việc tạo ra rất nhiều nhiệt.
Đây là một sự lãng phí hoàn toàn năng lượng. Trừ khi bạn sử dụng ánh sáng như một lò sưởi, hầu hết dòng điện hiệu dụng không đi thẳng vào vùng ánh sáng khả kiến. Đèn LED tỏa ra rất ít nhiệt, vậy mà nói tương đối, càng nhiều điện đi thẳng vào ánh sáng, cần ít năng lượng hơn.
Đối với đèn LED ánh sáng nhìn thấy được, chẳng hạn như những thứ được sử dụng trong đồng hồ kỹ thuật số, kích thước của khoảng cách xác định tần số của photon, hay nói cách khác, màu sắc của ánh sáng. Trong khi tất cả các điốt đều phát ra ánh sáng, hầu hết đều không hiệu quả lắm. Trong điốt thông thường, bản thân vật liệu bán dẫn hấp thụ phần lớn năng lượng ánh sáng và cuối cùng. Đèn LED được bao phủ bởi một bóng đèn nhựa giúp tập trung ánh sáng theo một hướng cụ thể.
Đèn LED có nhiều ưu điểm so với bóng đèn sợi đốt truyền thống. Đầu tiên là đèn LED không có dây tóc để cháy hết, vì vậy chúng tồn tại lâu hơn. Ngoài ra, bóng đèn nhựa nhỏ của đèn LED làm cho chúng bền hơn. Chúng cũng có thể được lắp dễ dàng hơn vào các mạch điện tử hiện tại. Quá trình phát sáng của đèn sợi đốt truyền thống liên quan đến việc tạo ra rất nhiều nhiệt. Đây là một sự lãng phí hoàn toàn năng lượng. Trừ khi bạn sử dụng ánh sáng như một lò sưởi, hầu hết dòng điện hiệu dụng không đi thẳng vào vùng ánh sáng khả kiến. Đèn LED tỏa ra rất ít nhiệt, và nói một cách tương đối, càng nhiều điện được sử dụng trực tiếp cho ánh sáng, cần ít năng lượng hơn.
Cho đến bây giờ, Đèn LED quá đắt đối với hầu hết các ứng dụng chiếu sáng vì chúng được làm bằng vật liệu bán dẫn tiên tiến. Giá thiết bị bán dẫn đã giảm đáng kể trong thời gian qua 10 Tuổi, Tuy nhiên, làm cho đèn LED trở thành một lựa chọn chiếu sáng tiết kiệm chi phí hơn cho nhiều ứng dụng hơn. Trong tương lai gần, Đèn LED sẽ đóng vai trò lớn hơn trong công nghệ thế giới.
Một diode phát sáng (DẪN ĐẾN) là một diode tiếp giáp PN phân cực thuận được làm bằng vật liệu bán dẫn. Cơ chế phát sáng của nó là khi có dòng điện thuận chạy vào hai đầu tiếp giáp PN, các chất mang không cân bằng được tiêm vào (cặp lỗ electron) tái hợp và phát ra ánh sáng trong quá trình khuếch tán. Quá trình phát xạ này chủ yếu tương ứng với quá trình phát xạ tự phát của ánh sáng. Tùy thuộc vào vị trí của ánh sáng phát ra, Đèn LED có thể được chia thành loại phát xạ bề mặt và loại phát xạ cạnh. Đèn LED được sử dụng phổ biến nhất là điốt phát sáng cạnh dị vòng kép InGaAsP/InP.
Nguyên lý phát sáng của đèn LED cũng có thể được giải thích bằng cấu trúc dải của điểm nối PN. Vật liệu dùng để chế tạo điốt bán dẫn phát sáng bị pha tạp nặng. Ở trạng thái cân bằng nhiệt, có nhiều electron có độ linh động cao ở vùng N, và còn nhiều lỗ trống có độ linh động thấp ở vùng P. Do hạn chế của lớp rào cản tiếp giáp PN, cả hai không thể kết hợp lại một cách tự nhiên trong điều kiện bình thường. Khi đặt một điện áp chuyển tiếp vào điểm nối PN, các electron trong dải dẫn của vùng rãnh có thể thoát khỏi hàng rào tiếp giáp PN và đi vào vùng P. Do đó, khi các electron ở trạng thái năng lượng cao gặp các lỗ trống ở vùng lân cận tiếp giáp PN hơi lệch về phía vùng P, tái hợp phát quang xảy ra. Ánh sáng phát ra từ sự tái hợp phát quang này thuộc về bức xạ tự phát, và bước sóng của ánh sáng bức xạ được xác định bởi độ rộng vùng cấm Eg của vật liệu.
Điốt phát quang có những ưu điểm đáng kể như độ tin cậy cao, thời gian làm việc liên tục dài ở nhiệt độ phòng, và tuyến tính dòng điện quang tốt. Hơn thế nữa, vì công nghệ này đã được phát triển đến mức tương đối trưởng thành, giá của nó rất rẻ. Do đó, trong thiết kế một số cảm biến sợi quang đơn giản, nếu như DẪN ĐẾN có năng lực, chọn nó làm nguồn sáng có thể giảm đáng kể chi phí của toàn bộ cảm biến. Tuy nhiên, cơ chế phát quang của đèn LED xác định nó có nhiều khuyết điểm, chẳng hạn như công suất đầu ra thấp, góc phát xạ lớn, độ rộng vạch quang phổ, và tốc độ phản hồi thấp. Do đó, trong thiết kế một số cảm biến đòi hỏi năng lượng cao, tốc độ điều chế nhanh, và độ đơn sắc tốt, các nguồn ánh sáng hiệu suất cao hơn khác phải được lựa chọn với chi phí ngày càng tăng.
Do độ rộng bandgap khác nhau của các vật liệu khác nhau, điốt phát sáng làm bằng các vật liệu khác nhau có thể phát ra ánh sáng có bước sóng khác nhau. Ngoài ra, một số vật liệu có thành phần và chất pha tạp khác nhau, ví dụ, một số có cấu trúc dải rất phức tạp, và bức xạ chuyển tiếp gián tiếp tương ứng, vân vân., vậy có nhiều loại điốt phát sáng khác nhau.