La hela principo de LED

Ĉiola reŝargebla laborlumo, Portebla Kampada LumoKajmultfunkcia antaŭlumoUzu la LED -ampolon. Por kompreni la principon de diodo LED, unue kompreni la bazan scion pri duonkonduktaĵoj. La konduktaj ecoj de duonkonduktaĵaj materialoj estas inter ŝoforoj kaj izoliloj. Ĝiaj unikaj ecoj estas: Kiam la duonkonduktaĵo estas stimulita de eksteraj lumoj kaj varmaj kondiĉoj, ĝia konduktiva kapablo ŝanĝiĝos signife; Aldoni malgrandajn kvantojn da malpuraĵoj al pura duonkonduktaĵo signife pliigas sian kapablon konduki elektron. Silicio (SI) kaj germanio (GE) estas la plej ofte uzataj semikonduktaĵoj en moderna elektroniko, kaj iliaj eksteraj elektronoj estas kvar. Kiam atomoj de silicio aŭ germanio formas kristalon, najbaraj atomoj interagas unu kun la alia, tiel ke la eksteraj elektronoj dividiĝas de la du atomoj, kio formas la kovalentan ligan strukturon en la kristalo, kiu estas molekula strukturo kun malmulta limiga kapablo. Ĉe ĉambra temperaturo (300k), termika ekscitiĝo igos iujn eksterajn elektronojn akiri sufiĉe da energio por disiĝi de la kovalenta ligo kaj fariĝi senpagaj elektronoj, ĉi tiu procezo nomiĝas intrinseka ekscitiĝo. Post kiam la elektrono estas neligita por iĝi libera elektrono, vakado estas lasita en la kovalenta ligo. Ĉi tiu vakantaĵo nomiĝas truo. La apero de truo estas grava trajto, kiu distingas duonkonduktaĵon de ŝoforo.

Kiam malgranda kvanto da pentavalenta malpureco kiel fosforo estas aldonita al la intrinseka duonkonduktaĵo, ĝi havos ekstran elektronon post formado de kovalenta ligo kun aliaj duonkonduktaĵaj atomoj. Ĉi tiu kroma elektrono bezonas nur tre malgrandan energion por forigi la ligon kaj fariĝi senpaga elektrono. Ĉi tiu speco de malpureca semikonduktaĵo estas nomata elektronika semikonduktaĵo (N-speca semikonduktaĵo). Tamen, aldonante malgrandan kvanton da trivalentaj elementaj malpuraĵoj (kiel boro, ktp.) Al la intrinseka semikonduktaĵo, ĉar ĝi havas nur tri elektronojn en la ekstera tavolo, post formi kovalentan ligon kun la ĉirkaŭaj semikonduktaĵaj atomoj, ĝi kreos vakadon en la kristalo. Ĉi tiu speco de malpureca semikonduktaĵo estas nomata trua semikonduktaĵo (P-tipo-duonkonduktaĵo). Kiam N-tipo kaj P-tipaj duonkonduktaĵoj estas kombinitaj, estas diferenco en la koncentriĝo de liberaj elektronoj kaj truoj ĉe ilia krucvojo. Ambaŭ elektronoj kaj truoj estas disvastigitaj al la pli malalta koncentriĝo, postlasante ŝarĝitajn sed senmovajn jonojn, kiuj detruas la originalan elektran neŭtralecon de la N-tipo kaj P-tipaj regionoj. Ĉi tiuj senmovaj ŝarĝitaj eroj ofte nomiĝas spacaj ŝarĝoj, kaj ili estas koncentritaj proksime al la interfaco de la regionoj N kaj P por formi tre maldikan regionon de spaca ŝarĝo, kiu estas konata kiel la PN -krucvojo.

Kiam antaŭena biasa tensio estas aplikata al ambaŭ ekstremoj de la PN-krucvojo (pozitiva tensio al unu flanko de la P-tipo), la truoj kaj liberaj elektronoj moviĝas ĉirkaŭ unu la alian, kreante internan elektran kampon. La ĵus injektitaj truoj tiam rekombiniĝas kun la senpagaj elektronoj, foje liberigante troan energion en formo de fotonoj, kio estas la lumo, kiun ni vidas elsendita de LED -oj. Tia spektro estas relative mallarĝa, kaj ĉar ĉiu materialo havas malsaman bandan interspacon, la ondolongoj de fotonoj elsenditaj estas malsamaj, do la koloroj de LED estas determinitaj de la bazaj materialoj uzataj.