YUANNENGJI Diodos são um dos dispositivos mais comuns em dispositivos semicondutores. A maioria dos semicondutores é feita de materiais semicondutores dopados (átomos e outras substâncias). O material condutor dos LEDs geralmente é arseneto de gálio e alumínio. No arseneto de gálio e alumínio puro, todos os átomos estão perfeitamente ligados aos seus vizinhos, não sobrando elétrons livres para conduzir a corrente.
Em diodos emissores de luz, como os usados em relógios digitais, o tamanho da lacuna determina a frequência dos fótons, ou seja, a cor da luz. Embora todos os diodos emitam luz, a maioria não é muito eficiente. Em diodos comuns, o próprio material semicondutor absorve muita da energia da luz e acaba. Os LEDs são cobertos com um bulbo de plástico para focar a luz em uma direção específica.
Uma forma de luz que pode ser liberada pelos átomos. É composta de muitos pequenos pacotes semelhantes a partículas que possuem energia e momento, mas sem massa. Essas partículas são chamadas de fótons, que são as unidades mais básicas da luz. Os fótons são liberados porque os elétrons se movem. Nos átomos, os elétrons se movem em órbitas ao redor do átomo. Elétrons em órbitas diferentes têm energias diferentes. De modo geral, elétrons com maior energia se movem em órbitas mais distantes do núcleo. Quando um elétron salta de uma órbita inferior para uma órbita superior, o nível de energia aumenta, e, inversamente, quando ele cai de uma função orbital superior para uma função orbital inferior, o elétron libera energia. A energia é liberada na forma de fótons. Quedas de energia maior liberam fótons de maior energia, que são caracterizados por sua alta frequência.
Um elétron livre cai da camada tipo P através do diodo para um buraco de elétron vazio. Isso envolve a queda da banda de condução para uma função orbital mais baixa, então o elétron libera energia na forma de um fóton. Isso acontece em qualquer diodo, você só vê os fótons quando o diodo é feito de um determinado material. Em um diodo de silício padrão, por exemplo, os átomos estão dispostos de tal forma que, quando o elétron cai por uma distância relativamente curta, os átomos estão dispostos de tal forma que o olho humano não pode vê-los porque a frequência do elétron é tão baixa.
Os LEDs têm várias vantagens em relação às lâmpadas incandescentes tradicionais. A primeira é que os LEDs não têm filamento para queimar, então duram mais. Além disso, A pequena lâmpada de plástico do LED torna o LED mais durável. Também pode ser mais facilmente instalado em circuitos eletrônicos atuais. O processo de emissão de luz em lâmpadas incandescentes tradicionais envolve a geração de muito calor.
Isso é um desperdício completo de energia. A menos que você use a luz como aquecedor, a maior parte da corrente efetiva não vai diretamente para a luz visível. Os LEDs emitem muito pouco calor, portanto, relativamente falando, quanto mais eletricidade vai diretamente para a luz, menos energia é necessária.
Para LEDs de luz visível, como os usados em relógios digitais, o tamanho da lacuna determina a frequência dos fótons, ou seja, a cor da luz. Embora todos os diodos emitam luz, a maioria não é muito eficiente. Em diodos comuns, o próprio material semicondutor absorve grande parte da energia luminosa e acaba não aproveitando. Os LEDs são cobertos por uma lâmpada de plástico que foca a luz em uma direção específica.
Os LEDs têm várias vantagens em relação às lâmpadas incandescentes tradicionais. A primeira é que os LEDs não têm filamento para queimar, então duram mais. Além disso, A pequena lâmpada de plástico dos LEDs os torna mais duráveis. Eles também podem ser mais facilmente integrados aos circuitos eletrônicos atuais. O processo de emissão de luz das lâmpadas incandescentes tradicionais envolve a geração de muito calor. Isso é um desperdício completo de energia. A menos que você use a luz como aquecedor, a maior parte da corrente efetiva não vai diretamente para a luz visível. Os LEDs emitem muito pouco calor, e, relativamente falando, quanto mais eletricidade é utilizada diretamente para a luz, menos energia é necessária.
Até agora, os LEDs têm sido muito caros para a maioria das aplicações de iluminação porque são feitos de materiais semicondutores avançados. O preço dos dispositivos semicondutores caiu significativamente nos últimos 10 anos, no entanto, tornando os LEDs uma opção de iluminação mais econômica para uma gama mais ampla de aplicações. Em um futuro próximo, os LEDs terão um papel maior na tecnologia mundial.
Um diodo emissor de luz (LED) é um diodo de junção PN polarizado diretamente feito de materiais semicondutores. Seu mecanismo de emissão de luz é que, quando uma corrente direta é aplicada nas extremidades da junção PN, os portadores desequilibrados injetados (pares elétron-buraco) recombinar e emitir luz durante o processo de difusão. Esse processo de emissão corresponde principalmente ao processo de emissão espontânea de luz. Dependendo da localização da saída da luz, LEDs podem ser divididos em tipo de emissão superficial e tipo de emissão lateral. O LED mais comumente usado é o diodo emissor de luz de emissão lateral de dupla heterojunção InGaAsP/InP.
O princípio de emissão de luz dos LEDs também pode ser explicado pela estrutura de bandas da junção PN. Os materiais usados para fabricar diodos emissores de luz semicondutores são fortemente dopados. No estado de equilíbrio térmico, há muitos elétrons com alta mobilidade na região N, e há mais buracos com baixa mobilidade na região P. Devido à limitação da camada de barreira da junção PN, os dois não podem se recombinar naturalmente em condições normais. Quando uma tensão direta é aplicada à junção PN, os elétrons na banda de condução da região do sulco podem escapar da barreira da junção PN e entrar na região P. Portanto, quando os elétrons em estado de alta energia encontram os buracos na vizinhança da junção PN levemente ao lado da região P, ocorre recombinação luminosa. A luz emitida por essa recombinação luminosa pertence à radiação espontânea, e o comprimento de onda da luz irradiada é determinado pela largura da banda proibida Eg do material.
Os diodos emissores de luz têm vantagens significativas, como alta confiabilidade, longo tempo de trabalho contínuo em temperatura ambiente, e boa linearidade da potência óptica em relação à corrente. Além disso, como essa tecnologia foi desenvolvida até um nível relativamente maduro, seu preço é muito barato. Portanto, no projeto de alguns sensores de fibra óptica simples, se LED for competente, escolhê-la como a fonte de luz pode reduzir significativamente o custo de todo o sensor. No entanto, o mecanismo de luminescência do LED determina que ele possui várias desvantagens, como baixa potência de saída, grande ângulo de emissão, largura da linha espectral, e baixa velocidade de resposta. Portanto, no projeto de alguns sensores que requerem alta potência, taxa de modulação rápida, e boa monocromaticidade, outras fontes de luz de maior desempenho precisam ser selecionadas às custas de aumento de custos.
Devido às diferentes larguras de banda proibida de diferentes materiais, os diodos emissores de luz feitos de diferentes materiais podem emitir luz de diferentes comprimentos de onda. Além disso, alguns materiais têm diferentes componentes e dopagem, por exemplo, alguns têm estruturas de bandas muito complexas, e radiação de transição indireta correspondente, etc., então existem vários diodos emissores de luz.