Princip osvjetljenja LED diode

SvePunjiva radna svjetiljka, prijenosna kamperska svjetiljkaivišenamjenska prednja lampaKoristite LED žarulju tipa. Da biste razumjeli princip LED diode, prvo morate razumjeti osnovno znanje o poluvodičima. Provodljiva svojstva poluvodičkih materijala nalaze se između vodiča i izolatora. Njihove jedinstvene značajke su: kada je poluvodič stimuliran vanjskim svjetlom i toplinskim uvjetima, njegova vodljivost će se značajno promijeniti; Dodavanje malih količina nečistoća čistom poluvodiču značajno povećava njegovu sposobnost provođenja električne energije. Silicij (Si) i germanij (Ge) su najčešće korišteni poluvodiči u modernoj elektronici, a imaju četiri vanjska elektrona. Kada atomi silicija ili germanija tvore kristal, susjedni atomi međusobno djeluju, tako da dva atoma dijele vanjske elektrone, što tvori strukturu kovalentne veze u kristalu, što je molekularna struktura s malom sposobnošću ograničenja. Na sobnoj temperaturi (300 K), toplinska pobuda će uzrokovati da neki vanjski elektroni dobiju dovoljno energije da se odvoje od kovalentne veze i postanu slobodni elektroni, taj se proces naziva intrinzična pobuda. Nakon što se elektron odvoji i postane slobodni elektron, u kovalentnoj vezi ostaje prazno mjesto. Ovo prazno mjesto naziva se rupa. Pojava rupe važna je značajka koja razlikuje poluvodič od vodiča.

Kada se intrinzičnom poluvodiču doda mala količina petovalentne nečistoće poput fosfora, on će imati dodatni elektron nakon stvaranja kovalentne veze s drugim atomima poluvodiča. Tom dodatnom elektronu potrebna je samo vrlo mala energija da se riješi veze i postane slobodni elektron. Ova vrsta nečistoće poluvodiča naziva se elektronički poluvodič (poluvodič N-tipa). Međutim, dodavanje male količine trovalentnih elementarnih nečistoća (poput bora itd.) intrinzičnom poluvodiču, budući da ima samo tri elektrona u vanjskom sloju, nakon stvaranja kovalentne veze s okolnim atomima poluvodiča, stvorit će prazninu u kristalu. Ova vrsta nečistoće poluvodiča naziva se šupljinski poluvodič (poluvodič P-tipa). Kada se kombiniraju poluvodiči N-tipa i P-tipa, postoji razlika u koncentraciji slobodnih elektrona i šupljina na njihovom spoju. I elektroni i šupljine difundiraju prema nižoj koncentraciji, ostavljajući za sobom nabijene, ali nepokretne ione koji uništavaju izvornu električnu neutralnost područja N-tipa i P-tipa. Ove nepokretne nabijene čestice često se nazivaju prostornim nabojima i koncentrirane su blizu granice N i P područja tvoreći vrlo tanko područje prostornog naboja, poznato kao PN spoj.

Kada se na oba kraja PN spoja primijeni napon prednapona (pozitivan napon na jednoj strani P-tipa), šupljine i slobodni elektroni se kreću jedni oko drugih, stvarajući unutarnje električno polje. Novoinjektirane šupljine se zatim rekombiniraju sa slobodnim elektronima, ponekad oslobađajući višak energije u obliku fotona, što je svjetlost koju emitiraju LED diode. Takav spektar je relativno uzak, a budući da svaki materijal ima drugačiji energetski jaz, valne duljine emitiranih fotona su različite, pa su boje LED dioda određene osnovnim korištenim materijalima.