Princip osvjetljenja LED diode

SviPunjiva radna lampa, prijenosna lampa za kampiranjeimultifunkcionalna prednja lampaKoristite LED tip sijalice. Da biste razumjeli princip LED diode, prvo morate razumjeti osnovno znanje o poluprovodnicima. Provodna svojstva poluprovodničkih materijala nalaze se između provodnika i izolatora. Njihove jedinstvene karakteristike su: kada je poluprovodnik stimulisan vanjskim svjetlom i toplotnim uslovima, njegova provodljivost će se značajno promijeniti; Dodavanje malih količina nečistoća čistom poluprovodniku značajno povećava njegovu sposobnost provođenja električne energije. Silicijum (Si) i germanijum (Ge) su najčešće korišteni poluprovodnici u modernoj elektronici, a imaju četiri vanjska elektrona. Kada atomi silicijuma ili germanijuma formiraju kristal, susjedni atomi međusobno interaguju, tako da vanjske elektrone dijele dva atoma, što formira strukturu kovalentne veze u kristalu, što je molekularna struktura sa malom sposobnošću ograničenja. Na sobnoj temperaturi (300K), termička ekscitacija će učiniti da neki vanjski elektroni dobiju dovoljno energije da se odvoje od kovalentne veze i postanu slobodni elektroni, ovaj proces se naziva intrinzična ekscitacija. Nakon što se elektron odvoji i postane slobodan elektron, u kovalentnoj vezi ostaje praznina. Ova praznina se naziva rupa. Pojava rupe je važna karakteristika koja razlikuje poluprovodnik od provodnika.

Kada se mala količina petovalentne nečistoće, poput fosfora, doda intrinzičnom poluprovodniku, on će imati dodatni elektron nakon formiranja kovalentne veze s drugim atomima poluprovodnika. Ovom dodatnom elektronu potrebna je samo vrlo mala energija da se riješi veze i postane slobodni elektron. Ova vrsta nečistoće poluprovodnika naziva se elektronski poluprovodnik (poluprovodnik N-tipa). Međutim, dodavanje male količine trovalentnih elementarnih nečistoća (kao što je bor, itd.) intrinzičnom poluprovodniku, budući da ima samo tri elektrona u vanjskom sloju, nakon formiranja kovalentne veze s okolnim atomima poluprovodnika, stvorit će prazninu u kristalu. Ova vrsta nečistoće poluprovodnika naziva se šupljinski poluprovodnik (poluprovodnik P-tipa). Kada se kombinuju poluprovodnici N-tipa i P-tipa, postoji razlika u koncentraciji slobodnih elektrona i šupljina na njihovom spoju. I elektroni i šupljine difunduju prema nižoj koncentraciji, ostavljajući za sobom nabijene, ali nepokretne ione koji uništavaju prvobitnu električnu neutralnost regija N-tipa i P-tipa. Ove nepokretne naelektrisane čestice se često nazivaju prostornim nabojima i koncentrisane su blizu granice N i P područja formirajući vrlo tanko područje prostornog naboja, koje je poznato kao PN spoj.

Kada se na oba kraja PN spoja primijeni direktan napon (pozitivan napon na jednoj strani P-tipa), šupljine i slobodni elektroni se kreću jedni oko drugih, stvarajući unutrašnje električno polje. Novoinjektirane šupljine se zatim rekombinuju sa slobodnim elektronima, ponekad oslobađajući višak energije u obliku fotona, što je svjetlost koju emituju LED diode. Takav spektar je relativno uzak, a budući da svaki materijal ima različitu širinu zabranjene zone, talasne dužine emitovanih fotona su različite, tako da su boje LED dioda određene osnovnim korištenim materijalima.