YUANNENGJI Diody jsou jedním z nejběžnějších zařízení v polovodičových součástkách. Většina polovodičů je vyrobena z dopovaných polovodičových materiálů (atomy a další látky). Materiálem vodiče LED je obvykle arsenid gallia a hliníku. V čistém arsenidu gallia a hliníku, všechny atomy jsou dokonale spojeny se svými sousedy, nezanechávají žádné volné elektrony pro připojení proudu.
Ve světelných diodách, jaké se používají v digitálních hodinách, velikost mezery určuje frekvenci fotonů, jinými slovy, barvu světla. Zatímco všechny diody vydávají světlo, většina z nich není příliš efektivní. V běžných diodách, samotný polovodičový materiál absorbuje velké množství světelné energie a končí. LED diody jsou pokryty plastovou žárovkou pro zaostření světla určitým směrem.
Forma světla, kterou mohou uvolňovat atomy. Skládá se z mnoha malých částic podobných svazkům, které mají energii a hybnost, ale žádnou hmotnost. Tyto částice se nazývají fotony, což jsou nejzákladnější jednotky světla. Fotony se uvolňují, protože se elektrony pohybují. V atomech, elektrony se pohybují po drahách kolem atomu. Elektrony na různých drahách mají různé energie. Obecně řečeno, elektrony s větší energií se pohybují po drahách dále od jádra. Když elektron přeskočí z nižšího orbitalu na vyšší orbital, hladina energie se zvyšuje, a naopak, když spadne z vyšší orbitální funkce do nižší orbitální funkce, elektron uvolňuje energii. Energie se uvolňuje ve formě fotonů. Kapky s vyšší energií uvolňují fotony s vyšší energií, které se vyznačují svou vysokou frekvencí.
Volný elektron spadne z vrstvy typu P přes diodu do prázdné elektronové díry. To zahrnuje pád z vodivého pásma do nižší orbitální funkce, takže elektron uvolňuje energii ve formě fotonu. To se děje v jakékoli diodě, fotony prostě vidíte, když je dioda vyrobena z určitého materiálu. Ve standardní křemíkové diodě, například, atomy jsou uspořádány tak, že když elektron dopadne na relativně krátkou vzdálenost, atomy jsou uspořádány tak, že je lidské oko nevidí, protože frekvence elektronů je tak nízká.
LED diody mají oproti klasickým žárovkám několik výhod. První je, že LED diody nemají žádné vlákno, které by se spálilo, takže vydrží déle. Navíc, malá plastová žárovka LED činí LED odolnější. Lze jej také snadněji osadit do současných elektronických obvodů. Proces vyzařování světla v tradičních žárovkách zahrnuje generování velkého množství tepla.
To je naprosté plýtvání energií. Pokud světlo nepoužíváte jako topení, většina efektivního proudu nejde přímo do viditelného světla. LED diody vydávají velmi málo tepla, tedy relativně vzato, tím více elektřiny jde přímo do světla, tím méně energie je potřeba.
Pro viditelné světlo LED, jaké se používají v digitálních hodinách, velikost mezery určuje frekvenci fotonů, nebo jinými slovy, barvu světla. Zatímco všechny diody vydávají světlo, většina z nich není příliš efektivní. V běžných diodách, samotný polovodičový materiál absorbuje velkou část světelné energie a končí. LED diody jsou zakryty plastovou žárovkou, která zaostřuje světlo určitým směrem.
LED diody mají oproti klasickým žárovkám několik výhod. První je, že LED diody nemají žádné vlákno, které by se spálilo, takže vydrží déle. Navíc, malá plastová žárovka LED diod je činí odolnějšími. Lze je také snadněji osadit do současných elektronických obvodů. Proces vyzařování světla u tradičních žárovek zahrnuje tvorbu velkého množství tepla. To je naprosté plýtvání energií. Pokud světlo nepoužíváte jako topení, většina efektivního proudu nejde přímo do viditelného světla. LED diody vydávají velmi málo tepla, a relativně vzato, tím více elektřiny se spotřebuje přímo na světlo, tím méně energie je potřeba.
Až do teď, LED diody byly pro většinu osvětlovacích aplikací příliš drahé, protože jsou vyrobeny z pokročilých polovodičových materiálů. Cena polovodičových součástek v minulosti výrazně klesla 10 roky, však, Díky tomu jsou LED diody nákladově efektivnější možností osvětlení pro širší škálu aplikací. V blízké budoucnosti, LED budou hrát větší roli ve světové technologii.
Světelná dioda (LED) je propustná PN přechodová dioda vyrobená z polovodičových materiálů. Jeho mechanismus vyzařování světla spočívá v tom, že když je na oba konce PN přechodu injektován dopředný proud, vstřikované nevyvážené nosiče (páry elektron-díra) rekombinovat a vyzařovat světlo během procesu difúze. Tento emisní proces odpovídá hlavně procesu spontánní emise světla. V závislosti na umístění světelného výkonu, LED lze rozdělit na typ plošného vyzařování a typ okrajového vyzařování. Nejčastěji používanou LED diodou je InGaAsP/InP dvojitá heteropřechodová okrajová světelná dioda.
Princip vyzařování světla LED lze vysvětlit také pásovou strukturou PN přechodu. Materiály používané k výrobě polovodičových diod vyzařujících světlo jsou silně dopovány. Ve stavu tepelné rovnováhy, v oblasti N je mnoho elektronů s vysokou pohyblivostí, a v oblasti P je více děr s nízkou pohyblivostí. Vzhledem k omezení bariérové vrstvy přechodu PN, tyto dva se za normálních podmínek nemohou přirozeně rekombinovat. Když je na PN přechod přivedeno propustné napětí, elektrony ve vodivém pásu oblasti drážky mohou uniknout z bariéry PN přechodu a vstoupit do oblasti P. Proto, když se elektrony ve vysokoenergetickém stavu setkají s otvory v blízkosti PN přechodu mírně stranou oblasti P, dochází k luminiscenční rekombinaci. Světlo emitované touto luminiscenční rekombinací patří ke spontánnímu záření, a vlnová délka vyzařovaného světla je určena šířkou bandgap Eg materiálu.
Světelné diody mají významné výhody, jako je vysoká spolehlivost, dlouhá nepřetržitá pracovní doba při pokojové teplotě, a dobrou linearitu optického výkonu a proudu. Navíc, protože tato technologie byla vyvinuta na relativně vyspělou úroveň, jeho cena je velmi levná. Proto, v návrhu některých jednoduchých optických vláknových senzorů, -li LED je kompetentní, jeho výběr jako světelného zdroje může výrazně snížit náklady na celý senzor. Nicméně, luminiscenční mechanismus LED určuje, že má mnoho nedostatků, jako je nízký výstupní výkon, velký vyzařovací úhel, šířka spektrální čáry, a nízkou rychlostí odezvy. Proto, v konstrukci některých snímačů, které vyžadují vysoký výkon, rychlá modulační rychlost, a dobrou monochromatičnost, je třeba volit jiné výkonnější světelné zdroje za cenu zvyšujících se nákladů.
Kvůli různým šířkám bandgap různých materiálů, světelné diody vyrobené z různých materiálů mohou vyzařovat světlo různých vlnových délek. Navíc, některé materiály mají různé složky a doping, například, některé mají velmi složité pásové struktury, a odpovídající nepřímé přechodové záření, atd., takže existují různé světelné diody.