LED-in işıqlandırma prinsipi

HamısıDoldurula bilən iş lampası, portativ düşərgə işığıvəçoxfunksiyalı faralarLED lampa növündən istifadə edin. Diod LED-in prinsipini anlamaq üçün əvvəlcə yarımkeçiricilər haqqında əsas bilikləri başa düşməlisiniz. Yarımkeçirici materialların keçiricilik xüsusiyyətləri keçiricilər və izolyatorlar arasındadır. Onun unikal xüsusiyyətləri bunlardır: yarımkeçirici xarici işıq və istilik şəraiti ilə stimullaşdırıldıqda, onun keçiricilik qabiliyyəti əhəmiyyətli dərəcədə dəyişəcək; Təmiz yarımkeçiriciyə az miqdarda çirk əlavə etmək onun elektrik keçirmə qabiliyyətini əhəmiyyətli dərəcədə artırır. Silisium (Si) və germanium (Ge) müasir elektronikada ən çox istifadə edilən yarımkeçiricilərdir və onların xarici elektronları dörddür. Silisium və ya germanium atomları kristal əmələ gətirdikdə, qonşu atomlar bir-biri ilə qarşılıqlı təsir göstərir, beləliklə, xarici elektronlar iki atom tərəfindən paylaşılır və bu da kristalda kovalent rabitə strukturunu əmələ gətirir ki, bu da az məhdudlaşdırma qabiliyyətinə malik molekulyar strukturdur. Otaq temperaturunda (300K) istilik həyəcanı bəzi xarici elektronların kovalent rabitədən ayrılmaq və sərbəst elektronlara çevrilmək üçün kifayət qədər enerji əldə etməsinə səbəb olacaq, bu proses daxili həyəcan adlanır. Elektron sərbəst elektrona çevrilmək üçün bağlılıqdan azad olduqdan sonra kovalent rabitədə boşluq qalır. Bu boşluq dəlik adlanır. Dəliyin görünüşü yarımkeçirici keçiricidən fərqləndirən vacib bir xüsusiyyətdir.

Daxili yarımkeçiriciyə az miqdarda beşvalentli aşqar, məsələn, fosfor əlavə edildikdə, digər yarımkeçirici atomlarla kovalent rabitə əmələ gətirdikdən sonra əlavə bir elektron əldə edəcək. Bu əlavə elektronun rabitədən qurtulmaq və sərbəst elektrona çevrilmək üçün çox az enerjiyə ehtiyacı var. Bu cür aşqarlı yarımkeçirici elektron yarımkeçirici (N-tipli yarımkeçirici) adlanır. Lakin, xarici təbəqədə yalnız üç elektron olduğu üçün daxili yarımkeçiriciyə az miqdarda üçvalentli elementar aşqarlar (məsələn, bor və s.) əlavə etmək, ətrafdakı yarımkeçirici atomlarla kovalent rabitə əmələ gətirdikdən sonra kristalda boşluq yaradacaq. Bu cür aşqarlı yarımkeçiriciyə dəlikli yarımkeçirici (P-tipli yarımkeçirici) deyilir. N-tipli və P-tipli yarımkeçiricilər birləşdirildikdə, onların birləşməsində sərbəst elektronların və dəliklərin konsentrasiyasında fərq yaranır. Həm elektronlar, həm də dəliklər aşağı konsentrasiyaya doğru yayılır və N-tipli və P-tipli bölgələrin orijinal elektrik neytrallığını məhv edən yüklü, lakin hərəkətsiz ionlar qalır. Bu hərəkətsiz yüklü hissəciklər çox vaxt fəza yükləri adlanır və onlar N və P bölgələrinin sərhədinə yaxın cəmləşərək PN qovşağı kimi tanınan çox nazik fəza yükü bölgəsi əmələ gətirirlər.

PN qovşağının hər iki ucuna irəli əyilmiş gərginlik tətbiq edildikdə (P-tipinin bir tərəfinə müsbət gərginlik), dəliklər və sərbəst elektronlar bir-birinin ətrafında hərəkət edərək daxili elektrik sahəsi yaradır. Yeni vurulan dəliklər daha sonra sərbəst elektronlarla rekombinasiya edir və bəzən LED-lərin yaydığı işıq olan fotonlar şəklində artıq enerji buraxır. Belə bir spektr nisbətən dardır və hər bir materialın fərqli zolaq boşluğu olduğundan, yayılan fotonların dalğa uzunluqları fərqlidir, buna görə də LED-lərin rəngləri istifadə olunan əsas materiallarla müəyyən edilir.