Princíp svetla LED diódy

VšetkyNabíjateľné pracovné svetlo, prenosné kempingové svetloamultifunkčný čelovkaPoužite typ LED žiarovky. Aby ste pochopili princíp diódového LED, najprv si uvedomte základné poznatky o polovodičoch. Vodivé vlastnosti polovodičových materiálov sú medzi vodičmi a izolantmi. Ich jedinečné vlastnosti sú: keď je polovodič stimulovaný vonkajším svetlom a teplom, jeho vodivosť sa výrazne zmení; pridanie malého množstva nečistôt do čistého polovodiča výrazne zvyšuje jeho schopnosť viesť elektrický prúd. Kremík (Si) a germánium (Ge) sú najčastejšie používané polovodiče v modernej elektronike a ich vonkajšie elektróny sú štyri. Keď atómy kremíka alebo germánia tvoria kryštál, susedné atómy interagujú navzájom, takže vonkajšie elektróny sa delia medzi dva atómy, čím sa v kryštáli vytvára kovalentná väzbová štruktúra, čo je molekulárna štruktúra s malou schopnosťou obmedzenia. Pri izbovej teplote (300 K) tepelná excitácia spôsobí, že niektoré vonkajšie elektróny získajú dostatok energie na to, aby sa oddelili od kovalentnej väzby a stali sa voľnými elektrónmi, tento proces sa nazýva vnútorná excitácia. Po uvoľnení elektrónu a premene na voľný elektrón zostane v kovalentnej väzbe voľné miesto. Toto voľné miesto sa nazýva diera. Vzhľad diery je dôležitým znakom, ktorý odlišuje polovodič od vodiča.

Keď sa do vnútorného polovodiča pridá malé množstvo päťmocnej nečistoty, ako je fosfor, po vytvorení kovalentnej väzby s inými atómami polovodiča bude mať jeden elektrón navyše. Tento elektrón navyše potrebuje len veľmi malú energiu na to, aby sa väzby zbavil a stal sa voľným elektrónom. Tento typ nečistoty polovodiča sa nazýva elektronický polovodič (polovodič typu N). Avšak pridanie malého množstva trojmocných elementárnych nečistôt (ako je bór atď.) do vnútorného polovodiča, pretože má vo vonkajšej vrstve iba tri elektróny, po vytvorení kovalentnej väzby s okolitými atómami polovodiča vytvorí v kryštáli prázdne miesto. Tento typ nečistoty polovodiča sa nazýva dierový polovodič (polovodič typu P). Keď sa polovodiče typu N a typu P spoja, existuje rozdiel v koncentrácii voľných elektrónov a dier na ich spoji. Elektróny aj diery difundujú smerom k nižšej koncentrácii a zanechávajú za sebou nabité, ale nepohyblivé ióny, ktoré ničia pôvodnú elektrickú neutralitu oblastí typu N a typu P. Tieto nepohyblivé nabité častice sa často nazývajú priestorové náboje a sú koncentrované v blízkosti rozhrania oblastí N a P, čím vytvárajú veľmi tenkú oblasť priestorového náboja, ktorá je známa ako PN prechod.

Keď sa na oba konce PN prechodu aplikuje priame predpätie (kladné napätie na jednej strane typu P), diery a voľné elektróny sa pohybujú okolo seba a vytvárajú vnútorné elektrické pole. Novo vstreknuté diery sa potom rekombinujú s voľnými elektrónmi, pričom niekedy uvoľňujú prebytočnú energiu vo forme fotónov, čo je svetlo, ktoré vidíme vyžarované LED diódami. Takéto spektrum je relatívne úzke a keďže každý materiál má inú šírku medzery pásma, vlnové dĺžky vyžarovaných fotónov sú odlišné, takže farby LED diód sú určené použitými základnými materiálmi.