Ljósleiðbeiningar LED

AlltEndurhlaðanlegt vinnuljós, flytjanlegt tjaldstæðisljósogfjölnota höfuðljósNotið LED peru. Til að skilja meginregluna um LED díóðu er mikilvægt að skilja grunnþekkingu á hálfleiðurum. Leiðandi eiginleikar hálfleiðaraefna eru á milli leiðara og einangrara. Sérstakir eiginleikar þess eru: Þegar hálfleiðarinn er örvaður af utanaðkomandi ljósi og hita breytist leiðni hans verulega; Með því að bæta litlu magni af óhreinindum við hreinan hálfleiðara eykst getu hans til að leiða rafmagn verulega. Kísill (Si) og germaníum (Ge) eru algengustu hálfleiðararnir í nútíma rafeindatækni og ytri rafeindir þeirra eru fjórar. Þegar kísill- eða germaníumatóm mynda kristall, hafa nágrannaatóm samskipti sín á milli, þannig að ytri rafeindir verða sameiginlegar fyrir atómin tvö, sem myndar samgild tengibyggingu í kristalnum, sem er sameindabygging með litla takmörkunargetu. Við stofuhita (300K) mun hitaörvun valda því að sumar ytri rafeindir fá næga orku til að losna frá samgildu tenginu og verða að frjálsum rafeindum, þetta ferli kallast innri örvun. Eftir að rafeindin losnar og verður að frjálsri rafeind, myndast eyður í samgildu tenginu. Þetta eyður kallast gat. Útlit gats er mikilvægur eiginleiki sem aðgreinir hálfleiðara frá leiðara.

Þegar lítið magn af fimmgildum óhreinindum eins og fosfóri er bætt við innri hálfleiðarann, mun hann fá auka rafeind eftir að hafa myndað samgild tengi við önnur hálfleiðaraatóm. Þessi auka rafeind þarfnast aðeins mjög lítillar orku til að losna við tengið og verða að frjálsri rafeind. Þessi tegund af óhreinindum hálfleiðara er kölluð rafeindahálfleiðari (N-gerð hálfleiðari). Hins vegar, ef lítið magn af þrígildum frumefnaóhreinindum (eins og bór o.s.frv.) er bætt við innri hálfleiðarann, þar sem hann hefur aðeins þrjár rafeindir í ytra laginu, eftir að hafa myndað samgild tengi við nærliggjandi hálfleiðaraatóm, mun það skapa tómarúm í kristalnum. Þessi tegund af óhreinindum hálfleiðara er kölluð gatahálfleiðari (P-gerð hálfleiðari). Þegar N-gerð og P-gerð hálfleiðarar eru sameinaðir, verður munur á styrk frjálsra rafeinda og gata á samskeytum þeirra. Bæði rafeindir og gat dreifast í átt að lægri styrk og skilja eftir hlaðnar en óhreyfanlegar jónir sem eyðileggja upprunalega rafmagnshlutleysi N-gerðar og P-gerðar svæðanna. Þessar kyrrstæðu hlaðnu agnir eru oft kallaðar geimhleðslur og þær eru einbeittar nálægt snertifleti N- og P-svæðanna og mynda mjög þunnt svæði með geimhleðslu, sem er þekkt sem PN-gatið.

Þegar framspenna er sett á báða enda PN-tengingarinnar (jákvæð spenna á aðra hlið P-gerðarinnar), hreyfast götin og frjálsar rafeindir hvert í kringum annað og mynda innra rafsvið. Nýju götin sameinast síðan frjálsum rafeindum og losa stundum umframorku í formi ljóseinda, sem er ljósið sem við sjáum frá LED-perum. Slíkt litróf er tiltölulega þröngt og þar sem hvert efni hefur mismunandi bandbil eru bylgjulengdir ljóseinda sem sendar eru frá mismunandi, þannig að litir LED-peranna eru ákvarðaðir af grunnefnunum sem notaðir eru.