Ang light-emitting diode ay isang espesyal na diode. Tulad ng mga ordinaryong diode, ang mga light-emitting diode ay binubuo ng mga semiconductor chips. Ang mga semiconductor na materyales na ito ay pre-implanted o doped upang makabuo ng p at n structures.
Tulad ng ibang mga diode, ang kasalukuyang nasa light-emitting diode ay madaling dumaloy mula sa p pole (anode) patungo sa n pole (cathode), ngunit hindi sa tapat na direksyon. Dalawang magkaibang carrier: ang mga butas at mga electron ay dumadaloy mula sa mga electrodes patungo sa mga istrukturang p at n sa ilalim ng magkakaibang mga boltahe ng elektrod. Kapag ang mga butas at mga electron ay nagtagpo at muling pinagsama, ang mga electron ay bumabagsak sa isang mas mababang antas ng enerhiya at naglalabas ng enerhiya sa anyo ng mga photon (mga photon ang madalas nating tinatawag na liwanag).
Ang haba ng daluyong (kulay) ng liwanag na inilalabas nito ay tinutukoy ng enerhiya ng bandgap ng mga materyales na semiconductor na bumubuo sa mga istrukturang p at n.
Dahil ang silicon at germanium ay hindi direktang bandgap na materyales, sa temperatura ng silid, ang recombination ng mga electron at butas sa mga materyales na ito ay isang non-radiative transition. Ang ganitong mga paglipat ay hindi naglalabas ng mga photon, ngunit nagko-convert ng enerhiya sa enerhiya ng init. Samakatuwid, ang mga diode ng silikon at germanium ay hindi makakapaglabas ng liwanag (maglalabas sila ng liwanag sa napakababang tiyak na temperatura, na dapat makita sa isang espesyal na anggulo, at ang liwanag ng liwanag ay hindi halata).
Ang mga materyales na ginagamit sa light-emitting diodes ay lahat ng direktang bandgap na materyales, kaya ang enerhiya ay inilabas sa anyo ng mga photon. Ang mga ipinagbabawal na band energies na ito ay tumutugma sa light energy sa near-infrared, visible, o near-ultraviolet bands.
Ginagaya ng modelong ito ang isang LED na naglalabas ng liwanag sa infrared na bahagi ng electromagnetic spectrum.
Sa mga unang yugto ng pag-unlad, ang mga light-emitting diode na gumagamit ng gallium arsenide (GaAs) ay maaari lamang maglabas ng infrared o pulang ilaw. Sa pagsulong ng agham ng mga materyales, ang mga bagong binuo na light-emitting diode ay maaaring maglabas ng mga light wave na may mas mataas at mas mataas na frequency. Ngayon, maaaring gawin ang mga light-emitting diode na may iba't ibang kulay.
Ang mga diode ay karaniwang itinatayo sa isang N-type na substrate, na may isang layer ng P-type na semiconductor na idineposito sa ibabaw nito at konektado kasama ng mga electrodes. Ang mga substrate na P-type ay hindi gaanong karaniwan, ngunit ginagamit din. Maraming komersyal na light-emitting diode, lalo na ang GaN/InGaN, ay gumagamit din ng mga sapphire substrates.
Karamihan sa mga materyales na ginamit sa paggawa ng mga LED ay may napakataas na mga indeks ng repraktibo. Nangangahulugan ito na ang karamihan sa mga light wave ay makikita pabalik sa materyal sa interface sa hangin. Samakatuwid, ang light wave extraction ay isang mahalagang paksa para sa mga LED, at maraming pananaliksik at pag-unlad ang nakatuon sa paksang ito.
Ang pangunahing pagkakaiba sa pagitan ng mga LED (light emitting diodes) at ordinaryong diode ay ang kanilang mga materyales at istraktura, na humahantong sa mga makabuluhang pagkakaiba sa kanilang kahusayan sa pag-convert ng elektrikal na enerhiya sa liwanag na enerhiya. Narito ang ilang mahahalagang punto upang ipaliwanag kung bakit ang mga LED ay maaaring maglabas ng liwanag at ang mga ordinaryong diode ay hindi maaaring:
Iba't ibang materyales:Gumagamit ang mga LED ng III-V na mga semiconductor na materyales tulad ng gallium arsenide (GaAs), gallium phosphide (GaP), gallium nitride (GaN), atbp. Ang mga materyales na ito ay may direktang bandgap, na nagpapahintulot sa mga electron na direktang tumalon at maglabas ng mga photon (liwanag). Karaniwang ginagamit ng mga ordinaryong diode ang silikon o germanium, na may hindi direktang bandgap, at ang electron jump ay pangunahing nangyayari sa anyo ng paglabas ng enerhiya ng init, sa halip na liwanag.
Iba't ibang istraktura:Ang istraktura ng mga LED ay idinisenyo upang i-optimize ang pagbuo at paglabas ng liwanag. Ang mga LED ay karaniwang nagdaragdag ng mga partikular na dopant at mga istruktura ng layer sa pn junction upang i-promote ang pagbuo at pagpapalabas ng mga photon. Ang mga ordinaryong diode ay idinisenyo upang i-optimize ang rectification function ng kasalukuyang at hindi tumuon sa pagbuo ng liwanag.
Enerhiya bandgap:Ang materyal ng LED ay may malaking bandgap na enerhiya, na nangangahulugan na ang enerhiya na inilabas ng mga electron sa panahon ng paglipat ay sapat na mataas upang lumitaw sa anyo ng liwanag. Ang materyal na bandgap na enerhiya ng mga ordinaryong diode ay maliit, at ang mga electron ay pangunahing inilabas sa anyo ng init kapag sila ay lumipat.
Mekanismo ng luminescence:Kapag ang pn junction ng LED ay nasa ilalim ng forward bias, ang mga electron ay lumilipat mula sa n rehiyon patungo sa p rehiyon, muling pinagsama sa mga butas, at naglalabas ng enerhiya sa anyo ng mga photon upang makabuo ng liwanag. Sa mga ordinaryong diode, ang recombination ng mga electron at butas ay higit sa lahat sa anyo ng non-radiative recombination, iyon ay, ang enerhiya ay inilabas sa anyo ng init.
Ang mga pagkakaibang ito ay nagpapahintulot sa mga LED na maglabas ng liwanag kapag nagtatrabaho, habang ang mga ordinaryong diode ay hindi.
Ang artikulong ito ay nagmula sa Internet at ang copyright ay pagmamay-ari ng orihinal na may-akda
Oras ng post: Ago-01-2024