Lýsandi meginregla LED

Alltendurhlaðanlegt vinnuljós, Færanlegt tjaldstæðiOgFjölnota framljósNotaðu gerð LED peru. Til að skilja meginregluna um díóða LED, fyrst til að skilja grunnþekkingu hálfleiðara. Leiðandi eiginleikar hálfleiðara efna eru á milli leiðara og einangrunar. Sérstakir eiginleikar þess eru: Þegar hálfleiðarinn er örvaður af ytra ljósi og hitaaðstæðum mun leiðandi geta hans breytast verulega; Með því að bæta við litlu magni af óhreinindum við hreinan hálfleiðara eykur getu sína verulega til að framkvæma rafmagn. Kísil (Si) og Germanium (GE) eru algengustu hálfleiðararnir í nútíma rafeindatækni og ytri rafeindir þeirra eru fjórar. Þegar sílikon eða germanium atóm mynda kristal, hafa nærliggjandi atóm samskipti sín á milli, þannig að ytri rafeindirnar verða deilt með atómunum tveimur, sem myndar samgild tengsl uppbyggingu í kristalnum, sem er sameindauppbygging með litla þvingunargetu. Við stofuhita (300k) mun hitauppstreymi örvunar gera nokkrar ytri rafeindir fá næga orku til að brjótast frá samgildum tengslum og verða ókeypis rafeindir, þetta ferli er kallað eðlislæg örvun. Eftir að rafeindin er óbundin að verða frjáls rafeind er laust starf eftir í samgildum tengslum. Þetta starf er kallað gat. Útlit holu er mikilvægur eiginleiki sem aðgreinir hálfleiðara frá leiðara.

Þegar litlu magni af pentavalent óhreinleika eins og fosfór er bætt við innri hálfleiðara, mun það hafa auka rafeind eftir að hafa myndað samgild tengsl við önnur hálfleiðara atóm. Þessi auka rafeind þarf aðeins mjög litla orku til að losna við tengslin og verða ókeypis rafeind. Þess konar óhreinindi hálfleiðari er kallaður rafrænn hálfleiðari (n-gerð hálfleiðari). Samt sem áður, með því að bæta litlu magni af þríhliða frumefni (svo sem bór osfrv.) Við innri hálfleiðara, vegna þess að það hefur aðeins þrjár rafeindir í ytra laginu, eftir að hafa myndað samgild tengsl við nærliggjandi hálfleiðara atóm, mun það skapa laust í kristalnum. Þess konar óhreinindi hálfleiðari er kallaður Hole Semiconductor (P-Type hálfleiðari). Þegar n-gerð og p-gerð hálfleiðarar eru sameinaðir, þá er munur á styrk frjálsra rafeinda og göt á mótum þeirra. Bæði rafeindir og göt eru dreifðar í átt að lægri styrk og skilur eftir sig hlaðnar en hreyfanlegar jónir sem eyðileggja upphaflega rafmagns hlutleysi N-gerð og P-gerð svæða. Þessar hreyfingarlausu agnir eru oft kallaðar rýmishleðslur og þær eru einbeittar nálægt viðmóti N og P svæðanna til að mynda mjög þunnt svæði geimhleðslu, sem er þekkt sem PN mótum.

Þegar framsóknarspenna er beitt á báða enda PN mótunarinnar (jákvæð spenna til annarrar hliðar P-gerðinnar) hreyfast götin og ókeypis rafeindir um hvort annað og búa til innra rafsvið. Nýlega sprautuðu götin sameinast síðan með ókeypis rafeindunum, losar stundum umfram orku í formi ljóseindanna, sem er ljósið sem við sjáum send út af LED. Slíkt litróf er tiltölulega þröngt og þar sem hvert efni er með mismunandi bandbilun eru bylgjulengdir ljóseindanna sem gefnar eru mismunandi, þannig að litir LED eru ákvarðaðir af grunnefnunum sem notuð eru.