Kaip veikia LED

2024 Autorius: Sherilyn Boyd | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2023-12-16 09:38

Diodas yra specialus puslaidininkio tipas, kuris daugeliu atvejų naudojamas. Tačiau vienas iš principų yra valdyti elektros energijos srautą. Dažniausiai naudojamas diodas naudojamas naudojant "p-n jungtis". Tai tik išgalvotas būdas sakyti "magija".カ

Tiesą sakant, paprastais žodžiais, pagalvokite apie tai, kad dr. Pepper gali pasiskirstyti viduryje. Vienoje pusėje jūs padarėte puslaidininkinę medžiagą, kurią pridėjote priemaišų taip, kad joje būtų neigiamai įkraunamų laikmenų; iš esmės elektronų gausa. Tada mes vadiname šią pusę "n-tipo puslaidininkiu". Kitoje pusėje jūs padarėte tą patį, išskyrus tuos atvejus, kai įvedėte nešvarumus, kurių sudėtyje yra teigiamai įkrautų nešiklių; iš esmės pagalvokite apie tai kaip skylių krūva, kurią reikia užpildyti elektronais. Šią pusę mes vadiname "p-tipo puslaidininkiu".

Taigi vienoje pusėje esame n tipo puslaidininkiai, o iš kitos - p-tipo puslaidininkiai. Riba tarp šių dviejų yra vadinama "p-n sankryža". Tai kur vyksta visa magija. Pasirodo, kad įprastinė srovė važiuoja iš vienos pusės į kitą, bet nepatinka eiti priešinga kryptimi. Taigi, jūs galite tai naudoti, kad įsitikintumėte, jog elektros energija srautai tik toje grandinėje, kurioje norite tai padaryti (tarp daugybės kitų dalykų; rimtai diodai yra beprotiškai naudingi įvairiais būdais, o įvairūs specializuotieji diodai gali daryti keletą kitų įdomių dalykų, kurį aš nenorėčiau įtraukti į šį straipsnį, bet tikriausiai pakartotinai žiūrėsiu. Apskritai, šios pn jungtys yra beveik visų puslaidininkinių elektroninių prietaisų esmė.

Taigi, kaip šie diodai modifikuoti, kad pagamintų šviesą? Na atrodo, kad iš tiesų jų nereikia visai modifikuoti, kad būtų sukurta šviesos spinduliuotė. Tačiau standartiniai diodai dažniausiai būna pagaminti iš medžiagų, kurios absorbuoja didžiąją šviesos spinduliuotės dalį ir, svarbiausia, visada nenukreipia šviesos į žmogaus matomą formą.

Tai, kas vyksta čia, kai elektra šokinėja per p-n sankryžą, "n-tipo" pusės elektronai "užpildo skyles" "p-tipo" pusėje. Per šį procesą elektronai galų gale keičia savo būseną. Per šį būsenos pasikeitimą išmeta fotoną. Konkrečiau, kas vyksta, kai elektronai judesni aplink orbitos branduolį, elektronai su skirtingais orbitais turi skirtingus energijos kiekius. Elektronai, kurių orbitai yra toli nuo branduolio, turi didesnę energiją, o tie, kurie artimesni, turi mažiau energijos.

Jei dažnis pasieks žmogaus matomą spektrą (diapazonas, kurį matys jūsų akys), tuomet pamatysite šviesą, kurią išskleidžia šviesos diodas. Jei ne, pvz., Išmesti infraraudonųjų spindulių spektrui, tai nematysite. Tačiau vis tiek gali būti naudinga, pavyzdžiui, leisti jums pakeisti kanalą savo televizoriuje (infraraudonųjų spindulių šviesos diodai paprastai naudojami jūsų televizoriaus nuotolinio valdymo pulte daugelyje kitų vietų). Kai paspaudžiate nuotolinio valdymo pultelio mygtuką, nematote šviesos, bet jūsų televizoriaus imtuvas gali jį matyti ir gali suprasti, ką mato iš infraraudonųjų spindulių.

Šviesos dioduose šviesa, kuri pasibaigia, yra sukurta priklausomai nuo to, kokia medžiaga naudojama, ir srovę, kuri paleidžiama per ją. Standartinio diodo šviesa turi atomus, kad elektronų energijos kritimas yra labai trumpas, todėl šviesos dažnis, kurį išmeta, mūsų akyse nemato, o yra infraraudonųjų spindulių. Taigi paprasčiausiai pasakykite, kad šviesos diodai, kuriuose matote šviesą, yra pagaminti iš puslaidininkinių medžiagų, kurios sukuria didesnį elektronų orbitos kritimą, todėl fotonų paketo dažnis pasireiškia žmogaus regos spektru. Jie netgi gali būti suprojektuoti taip, kad per juos pratekanti elektros energija iš tikrųjų sumažintų kritimą, taigi jūs galite turėti daugiaspalvį LED.

Premijos faktai:

• Diodai buvo pirmieji puslaidininkiniai elektroniniai įtaisai.
• P-n jungties atradimas priskiriamas Amerikos laboratorijos "Bell Laboratories" amerikiečių fizikui Russell Ohl.
• Šios "p-n jungtys" yra ne tik diodų branduolys, bet ir pagrindinių beveik visų puslaidininkių elektroninių prietaisų, tokių kaip tranzistoriai, saulės elementai, integriniai grandynai ir kt.
• Bespalvių priemaišų į puslaidininkius procesas vadinamas "dopingu".
• Šviesos diodai yra daug efektyvesni už "įprastas" kaitrines lemputes dėl to, kad beveik nėra šilumos; taigi daug didesnis naudojamos elektros energijos procentas yra šviesos daviklis, o ne kaitinamosiose lempose, kai geras procentas yra tiesiog šilumos.
• Šis šviesos išsiskyrimas dėl dabartinio bėgimo per prietaisą vadinamas "elektroluminescencija". Tai skiriasi nuo tokių dalykų kaip šviesos spinduliavimas dėl šilumos, vadinamo kaitinimu; ar šviesa per tam tikrą cheminę reakciją, vadinamą chemiliuminescencija; tarp kitų.
• Elektroluminescenciją atrado 1907 m. Didžiosios Britanijos gimęs H.J. Round of Marconi laboratorijos.