Die ligte beginsel van LED

Alledie herlaaibare werklig, draagbare kampeerligenmultifunksionele koplampGebruik die LED -gloeilamptipe. Om die beginsel van diode LED te verstaan, moet u eerstens die basiese kennis van halfgeleiers verstaan. Die geleidende eienskappe van halfgeleiermateriaal is tussen geleiers en isolators. Die unieke kenmerke daarvan is: wanneer die halfgeleier gestimuleer word deur eksterne lig- en hittetoestande, sal die geleidende vermoë daarvan aansienlik verander; Deur klein hoeveelhede onsuiwerhede by 'n suiwer halfgeleier te voeg, verhoog dit die vermoë om elektrisiteit te lei aansienlik. Silikon (SI) en Germanium (GE) is die halfgeleiers wat die meeste gebruik word in moderne elektronika, en hul buitenste elektrone is vier. Wanneer silikon- of germaniumatome 'n kristal vorm, is die naburige atome met mekaar in wisselwerking, sodat die buitenste elektrone gedeel word deur die twee atome, wat die kovalente bindingsstruktuur in die kristal vorm, wat 'n molekulêre struktuur is met min beperkingsvermoë. By kamertemperatuur (300K) sal termiese opwinding sommige buitenste elektrone genoeg energie kry om van die kovalente binding weg te breek en gratis elektrone te word, word hierdie proses intrinsieke opwinding genoem. Nadat die elektron ongebonde is om 'n gratis elektron te word, word 'n vakature in die kovalente binding gelaat. Hierdie vakature word 'n gat genoem. Die voorkoms van 'n gat is 'n belangrike kenmerk wat 'n halfgeleier van 'n geleier onderskei.

As 'n klein hoeveelheid pentavalente onreinheid soos fosfor by die intrinsieke halfgeleier gevoeg word, sal dit 'n ekstra elektron hê nadat 'n kovalente binding met ander halfgeleieratome gevorm is. Hierdie ekstra elektron het net baie klein energie nodig om van die binding ontslae te raak en 'n gratis elektron te word. Hierdie soort onreinheid-halfgeleier word elektroniese halfgeleier (N-tipe halfgeleier) genoem. As u 'n klein hoeveelheid trivalente elementêre onsuiwerhede (soos boor, ens.) By die intrinsieke halfgeleier voeg, omdat dit slegs drie elektrone in die buitenste laag het, sal dit 'n vakature in die kristal skep. Hierdie soort onreinheids-halfgeleier word gat halfgeleier (P-tipe halfgeleier) genoem. Wanneer N-Type- en P-tipe halfgeleiers gekombineer word, is daar 'n verskil in die konsentrasie van vrye elektrone en gate by hul aansluiting. Beide elektrone en gate word na die laer konsentrasie versprei, wat gelaaide, maar onbeweeglike ione agterlaat wat die oorspronklike elektriese neutraliteit van die N-tipe en P-tipe streke vernietig. Hierdie onbeweeglike gelaaide deeltjies word dikwels ruimtelike ladings genoem, en hulle is gekonsentreer naby die koppelvlak van die N- en P -streke om 'n baie dun gebied van ruimtelike lading te vorm, wat bekend staan ​​as die PN -aansluiting.

As 'n voorwaartse voorspanning aan beide ente van die PN-aansluiting toegepas word (positiewe spanning aan die een kant van die P-tipe), beweeg die gate en vrye elektrone om mekaar en skep 'n interne elektriese veld. Die nuut ingespuit gate herbenut dan met die vrye elektrone, en stel soms oortollige energie vry in die vorm van fotone, wat die lig is wat ons deur LED's sien. So 'n spektrum is relatief smal, en aangesien elke materiaal 'n ander bandgaping het, is die golflengtes van fotone wat vrygestel word, anders, dus word die kleure van LED's bepaal deur die basiese materiale wat gebruik word.