Principiul luminos al LED -ului

ToateLumina de lucru reîncărcabilă, Lumină de camping portabilăşiFaruri multifuncționaleFolosiți tipul becului LED. Pentru a înțelege principiul Diodei condus, mai întâi pentru a înțelege cunoștințele de bază ale semiconductorilor. Proprietățile conductoare ale materialelor semiconductoare sunt între conductoare și izolatori. Caracteristicile sale unice sunt: ​​atunci când semiconductorul este stimulat de condițiile externe de lumină și căldură, capacitatea sa conductoare se va schimba semnificativ; Adăugarea unor cantități mici de impurități la un semiconductor pur își mărește semnificativ capacitatea de a efectua electricitate. Siliconul (SI) și germaniul (GE) sunt cel mai frecvent utilizat semiconductori în electronica modernă, iar electronii lor exteriori sunt patru. Când atomii de siliciu sau germaniu formează un cristal, atomii vecini interacționează între ei, astfel încât electronii exteriori să devină împărtășiți de cei doi atomi, care formează structura legăturii covalente în cristal, care este o structură moleculară cu o capacitate de constrângere mică. La temperatura camerei (300K), excitația termică va face ca unii electroni exteriori să obțină suficientă energie pentru a se rupe de legătura covalentă și pentru a deveni electroni liberi, acest proces se numește excitație intrinsecă. După ce electronul este nelimitat să devină un electron liber, un post vacant este lăsat în legătura covalentă. Acest post vacant se numește gaură. Apariția unei găuri este o caracteristică importantă care distinge un semiconductor de un conductor.

Când se adaugă o cantitate mică de impuritate pentavalentă, cum ar fi fosforul, la semiconductorul intrinsec, acesta va avea un electron suplimentar după ce a format o legătură covalentă cu alți atomi de semiconductor. Acest electron suplimentar are nevoie doar de energie foarte mică pentru a scăpa de obligațiune și pentru a deveni un electron liber. Acest tip de semiconductor de impuritate se numește semiconductor electronic (semiconductor de tip N). Cu toate acestea, adăugând o cantitate mică de impurități elementare trivalente (cum ar fi bor, etc.) la semiconductorul intrinsec, deoarece are doar trei electroni în stratul exterior, după ce a format o legătură covalentă cu atomii de semiconductor înconjurător, va crea o vacanță în cristal. Acest tip de semiconductor de impuritate se numește semiconductor de găuri (semiconductor de tip p). Când se combină semiconductori de tip N și P, există o diferență în concentrația de electroni liberi și găuri la joncțiunea lor. Atât electronii, cât și găurile sunt difuzate spre concentrația mai mică, lăsând în urmă ioni încărcați, dar imobili, care distrug neutralitatea electrică originală a regiunilor de tip N și p. Aceste particule încărcate imobile sunt adesea numite sarcini spațiale și sunt concentrate în apropierea interfeței regiunilor N și P pentru a forma o regiune foarte subțire de încărcare spațială, care este cunoscută sub numele de joncțiune PN.

Când o tensiune de prejudecată înainte este aplicată la ambele capete ale joncțiunii PN (tensiune pozitivă într-o parte a tipului P), găurile și electronii liberi se mișcă unul în celălalt, creând un câmp electric intern. Găurile nou injectate apoi se recombină cu electronii liberi, eliberând uneori exces de energie sub formă de fotoni, care este lumina pe care o vedem emisă de LED -uri. Un astfel de spectru este relativ restrâns și, deoarece fiecare material are un decalaj de bandă diferit, lungimile de undă ale fototonilor emise sunt diferite, astfel încât culorile LED -urilor sunt determinate de materialele de bază utilizate.