LEDning yorug'lik printsipi

Hammasiqayta zaryadlanuvchi ish chiroqchasi, ko'chma lager chiroqchasivako'p funksiyali faralarLED lampochka turidan foydalaning. Diodli LEDning ishlash printsipini tushunish uchun avval yarimo'tkazgichlar haqidagi asosiy bilimlarni tushunish kerak. Yarimo'tkazgich materiallarining o'tkazuvchanlik xususiyatlari o'tkazgichlar va izolyatorlar o'rtasida bo'ladi. Uning o'ziga xos xususiyatlari quyidagilardir: yarimo'tkazgich tashqi yorug'lik va issiqlik sharoitlari bilan qo'zg'atilganda, uning o'tkazuvchanlik qobiliyati sezilarli darajada o'zgaradi; Sof yarimo'tkazgichga oz miqdordagi aralashmalar qo'shilishi uning elektr tokini o'tkazish qobiliyatini sezilarli darajada oshiradi. Kremniy (Si) va germaniy (Ge) zamonaviy elektronikada eng ko'p ishlatiladigan yarimo'tkazgichlar bo'lib, ularning tashqi elektronlari to'rtta. Kremniy yoki germaniy atomlari kristall hosil qilganda, qo'shni atomlar bir-biri bilan o'zaro ta'sir qiladi, shuning uchun tashqi elektronlar ikki atom tomonidan taqsimlanadi, bu esa kristalldagi kovalent bog'lanish tuzilishini hosil qiladi, bu esa cheklash qobiliyati kam bo'lgan molekulyar tuzilishdir. Xona haroratida (300K) issiqlik qo'zg'alishi ba'zi tashqi elektronlarning kovalent bog'lanishdan ajralib, erkin elektronlarga aylanishi uchun yetarli energiya olishiga olib keladi, bu jarayon ichki qo'zg'alish deb ataladi. Elektron erkin elektronga aylanish uchun bog'lanmaganidan so'ng, kovalent bog'lanishda bo'sh joy qoladi. Bu bo'sh joy teshik deb ataladi. Teshikning ko'rinishi yarimo'tkazgichni o'tkazgichdan ajratib turadigan muhim xususiyatdir.

Ichki yarimo'tkazgichga fosfor kabi oz miqdordagi besh valentli aralashma qo'shilganda, u boshqa yarimo'tkazgich atomlari bilan kovalent bog'lanish hosil qilgandan so'ng qo'shimcha elektronga ega bo'ladi. Bu qo'shimcha elektron bog'lanishdan xalos bo'lish va erkin elektronga aylanish uchun juda oz energiya talab qiladi. Ushbu turdagi aralashma yarimo'tkazgich elektron yarimo'tkazgich (N-turdagi yarimo'tkazgich) deb ataladi. Biroq, ichki yarimo'tkazgichga oz miqdordagi uch valentli elementar aralashmalar (masalan, bor va boshqalar) qo'shilishi, chunki uning tashqi qatlamida atigi uchta elektron mavjud, atrofdagi yarimo'tkazgich atomlari bilan kovalent bog'lanish hosil qilgandan so'ng, kristallda bo'shliq hosil qiladi. Ushbu turdagi aralashma yarimo'tkazgich teshik yarimo'tkazgich (P-turdagi yarimo'tkazgich) deb ataladi. N-turdagi va P-turdagi yarimo'tkazgichlar birlashtirilganda, ularning birikmasidagi erkin elektronlar va teshiklarning konsentratsiyasida farq bo'ladi. Ham elektronlar, ham teshiklar pastroq konsentratsiyaga qarab tarqaladi, bu esa N-turdagi va P-turdagi mintaqalarning asl elektr neytralligini yo'q qiladigan zaryadlangan, ammo harakatsiz ionlarni qoldiradi. Bu harakatsiz zaryadlangan zarralar ko'pincha fazoviy zaryadlar deb ataladi va ular N va P mintaqalari chegarasi yaqinida to'planib, PN birikmasi deb nomlanuvchi juda yupqa fazoviy zaryad mintaqasini hosil qiladi.

PN birikmasining ikkala uchiga ham to'g'ridan-to'g'ri yo'nalish kuchlanishi qo'llanilganda (P-turining bir tomoniga musbat kuchlanish), teshiklar va erkin elektronlar bir-birining atrofida harakatlanib, ichki elektr maydonini hosil qiladi. Keyin yangi kiritilgan teshiklar erkin elektronlar bilan rekombinatsiyalanadi, ba'zan ortiqcha energiyani fotonlar shaklida chiqaradi, bu biz ko'radigan yorug'likdir. Bunday spektr nisbatan tor va har bir material turli xil tasma oralig'iga ega bo'lgani uchun, chiqarilgan fotonlarning to'lqin uzunliklari har xil, shuning uchun LEDlarning ranglari ishlatiladigan asosiy materiallar bilan belgilanadi.