Ljósdíóða er sérstök díóða. Eins og venjulegar díóður eru ljósdíóðar samsettar úr hálfleiðaraflísum. Þessi hálfleiðaraefni eru forígrædd eða dópuð til að framleiða p og n mannvirki.
Eins og aðrar díóða getur straumurinn í ljósdíóðunni auðveldlega flætt frá p skautnum (skautinu) yfir í n skautið (bakskautið), en ekki í gagnstæða átt. Tveir mismunandi burðarefni: holur og rafeindir streyma frá rafskautunum til p og n mannvirkjanna undir mismunandi rafskautsspennu. Þegar holur og rafeindir mætast og sameinast aftur, falla rafeindirnar niður á lægra orkustig og gefa frá sér orku í formi ljóseinda (ljóseindir eru það sem við köllum oft ljós).
Bylgjulengd (litur) ljóssins sem það gefur frá sér ræðst af bandgapi orku hálfleiðaraefnanna sem mynda p og n mannvirkið.
Þar sem kísill og germaníum eru óbein bandgap efni, við stofuhita, er endursamsetning rafeinda og hola í þessum efnum ekki geislunarbreytingar. Slík umskipti losa ekki ljóseindir, heldur breyta orku í varmaorku. Þess vegna geta sílikon- og germaníumdíóða ekki gefið frá sér ljós (þau munu gefa frá sér ljós við mjög lágt tiltekið hitastig, sem verður að greina við sérstakt horn og birta ljóssins er ekki augljós).
Efnin sem notuð eru í ljósdíóða eru öll bein bandgap efni, þannig að orkan losnar í formi ljóseinda. Þessi bannaða bandorka samsvarar ljósorkunni í nær-innrauðu, sýnilegu eða næstum útfjólubláu böndum.
Þetta líkan líkir eftir LED sem gefur frá sér ljós í innrauða hluta rafsegulrófsins.
Á fyrstu stigum þróunar gátu ljósdíóður sem nota gallíumarseníð (GaAs) aðeins gefið frá sér innrauðu eða rautt ljós. Með framfarir í efnisvísindum geta nýlega þróaðar ljósdíóður gefið frá sér ljósbylgjur með hærri og hærri tíðni. Í dag er hægt að búa til ljósdíóða í ýmsum litum.
Díóður eru venjulega smíðaðar á N-gerð undirlagi, með lag af P-gerð hálfleiðara sett á yfirborðið og tengt saman við rafskaut. P-gerð hvarfefni eru sjaldgæfari, en eru einnig notuð. Margar ljósdíóða í atvinnuskyni, sérstaklega GaN/InGaN, nota einnig safír undirlag.
Flest efni sem notuð eru til að búa til LED hafa mjög háa ljósbrotsvísitölu. Þetta þýðir að flestar ljósbylgjur endurkastast aftur inn í efnið á snertifleti við loftið. Þess vegna er ljósbylgjuútdráttur mikilvægt efni fyrir LED og mikið af rannsóknum og þróun er lögð áhersla á þetta efni.
Helsti munurinn á LED (ljósdíóðum) og venjulegum díóðum er efni þeirra og uppbygging, sem leiðir til verulegs munar á skilvirkni þeirra við að breyta raforku í ljósorku. Hér eru nokkur lykilatriði til að útskýra hvers vegna LED geta gefið frá sér ljós og venjulegar díóður ekki:
Mismunandi efni:Ljósdíóðir nota III-V hálfleiðara efni eins og gallíumarseníð (GaAs), gallíumfosfíð (GaP), gallíumnítríð (GaN), osfrv. Þessi efni hafa bein bandbil, sem gerir rafeindum kleift að hoppa beint og losa ljóseindir (ljós). Venjulegar díóður nota venjulega sílikon eða germaníum, sem hafa óbeint bandbil, og rafeindastökkið á sér aðallega stað í formi varmaorkulosunar, frekar en ljóss.
Mismunandi uppbygging:Uppbygging LED er hönnuð til að hámarka ljósmyndun og losun. Ljósdíóðir bæta venjulega við sérstökum dópefnum og lagbyggingum við pn-mótin til að stuðla að myndun og losun ljóseinda. Venjulegar díóðar eru hannaðar til að hámarka leiðréttingarvirkni straums og einblína ekki á ljósmyndun.
Orkubil:Efni ljósdíóðunnar hefur mikla bandgap orku, sem þýðir að orkan sem rafeindirnar gefa frá sér við umskiptin er nógu mikil til að birtast í formi ljóss. Efnisbandgap orka venjulegra díóða er lítil og rafeindirnar losna aðallega í formi hita þegar þær breytast.
Lýsingarkerfi:Þegar pn-mót ljósdíóðunnar er undir forspennu, færast rafeindir frá n-svæðinu til p-svæðisins, sameinast aftur með holum og losa orku í formi ljóseinda til að mynda ljós. Í venjulegum díóðum er endursamsetning rafeinda og hola aðallega í formi endursamsetningar án geislunar, það er orkan losnar í formi hita.
Þessi munur gerir LED kleift að gefa frá sér ljós þegar þeir vinna, en venjulegar díóðar geta það ekki.
Þessi grein kemur af netinu og höfundarrétturinn tilheyrir upprunalega höfundinum
Pósttími: ágúst-01-2024