Ligemitterende diode is 'n spesiale diode. Soos gewone diodes, bestaan liguitstralende diodes uit halfgeleierskyfies. Hierdie halfgeleiermateriale word vooraf ingeplant of gedoteer om p- en n-strukture te produseer.
Soos ander diodes, kan die stroom in die lig-emitterende diode maklik van die p-pool (anode) na die n-pool (katode) vloei, maar nie in die teenoorgestelde rigting nie. Twee verskillende draers: gate en elektrone vloei van die elektrodes na die p- en n-strukture onder verskillende elektrodespannings. Wanneer gate en elektrone ontmoet en herkombineer, val die elektrone na 'n laer energievlak en stel energie vry in die vorm van fotone (fotone is wat ons dikwels lig noem).
Die golflengte (kleur) van die lig wat dit uitstraal, word bepaal deur die bandgaping-energie van die halfgeleiermateriale waaruit die p- en n-strukture bestaan.
Aangesien silikon en germanium indirekte bandgaping-materiale is, is die rekombinasie van elektrone en gate in hierdie materiale by kamertemperatuur 'n nie-stralingsoorgang. Sulke oorgange stel nie fotone vry nie, maar sit energie om in hitte-energie. Daarom kan silikon- en germaniumdiodes nie lig uitstraal nie (hulle sal lig uitstraal by baie lae spesifieke temperature, wat teen 'n spesiale hoek waargeneem moet word, en die helderheid van die lig is nie duidelik nie).
Die materiale wat in lig-emitterende diodes gebruik word, is almal direkte bandgaping materiale, dus word die energie in die vorm van fotone vrygestel. Hierdie verbode bandenergieë stem ooreen met die ligenergie in die naby-infrarooi, sigbare of naby-ultravioletbande.
Hierdie model simuleer 'n LED wat lig in die infrarooi deel van die elektromagnetiese spektrum uitstraal.
In die vroeë stadiums van ontwikkeling kon lig-emitterende diodes wat galliumarsenied (GaAs) gebruik, slegs infrarooi of rooi lig uitstraal. Met die vooruitgang van materiaalwetenskap kan nuutontwikkelde liguitstralende diodes liggolwe met hoër en hoër frekwensies uitstraal. Vandag kan lig-emitterende diodes van verskillende kleure gemaak word.
Diodes word gewoonlik op 'n N-tipe substraat gebou, met 'n laag P-tipe halfgeleier wat op sy oppervlak neergelê is en met elektrodes aan mekaar verbind is. P-tipe substrate is minder algemeen, maar word ook gebruik. Baie kommersiële lig-emitterende diodes, veral GaN/InGaN, gebruik ook saffiersubstrate.
Die meeste materiale wat gebruik word om LED's te maak, het baie hoë brekingsindekse. Dit beteken dat die meeste van die liggolwe teruggekaats word in die materiaal by die raakvlak met die lug. Daarom is liggolfonttrekking 'n belangrike onderwerp vir LED's, en baie navorsing en ontwikkeling is op hierdie onderwerp gefokus.
Die belangrikste verskil tussen LED's (ligemitterende diodes) en gewone diodes is hul materiale en struktuur, wat lei tot beduidende verskille in hul doeltreffendheid in die omskakeling van elektriese energie in ligenergie. Hier is 'n paar sleutelpunte om te verduidelik waarom LED's lig kan uitstraal en gewone diodes nie:
Verskillende materiale:LED's gebruik III-V halfgeleiermateriale soos galliumarsenied (GaAs), galliumfosfied (GaP), galliumnitried (GaN), ens. Hierdie materiale het 'n direkte bandgaping, wat elektrone toelaat om direk te spring en fotone (lig) vry te stel. Gewone diodes gebruik gewoonlik silikon of germanium, wat 'n indirekte bandgaping het, en die elektronsprong vind hoofsaaklik plaas in die vorm van hitte-energie vrystelling, eerder as lig.
Verskillende struktuur:Die struktuur van LED's is ontwerp om ligopwekking en -emissie te optimaliseer. LED's voeg gewoonlik spesifieke doteermiddels en laagstrukture by die pn-aansluiting by om die generering en vrystelling van fotone te bevorder. Gewone diodes is ontwerp om die gelykrigfunksie van stroom te optimaliseer en fokus nie op die opwekking van lig nie.
Energie bandgaping:Die materiaal van die LED het 'n groot bandgaping-energie, wat beteken dat die energie wat deur die elektrone tydens die oorgang vrygestel word hoog genoeg is om in die vorm van lig te verskyn. Die materiële bandgaping-energie van gewone diodes is klein, en die elektrone word hoofsaaklik in die vorm van hitte vrygestel wanneer hulle oorgaan.
Ligtheidmeganisme:Wanneer die pn-aansluiting van die LED onder voorwaartse voorspanning is, beweeg elektrone van die n-gebied na die p-gebied, herkombineer met gate en stel energie vry in die vorm van fotone om lig op te wek. In gewone diodes is die rekombinasie van elektrone en gate hoofsaaklik in die vorm van nie-stralingsrekombinasie, dit wil sê die energie word in die vorm van hitte vrygestel.
Hierdie verskille laat LED's toe om lig uit te straal wanneer hulle werk, terwyl gewone diodes nie kan nie.
Hierdie artikel kom van die internet af en die kopiereg behoort aan die oorspronklike outeur
Postyd: Aug-01-2024