El principi lluminós de LED

Totesla llum de treball recarregable, llum de càmping portàtiliFalls multifuncionalsUtilitzeu el tipus de bombeta LED. Per entendre el principi del díode dirigit, primer a comprendre els coneixements bàsics dels semiconductors. Les propietats conductives dels materials semiconductors es troben entre conductors i aïllants. Les seves característiques úniques són: quan el semiconductor s’estimula per condicions de llum i calor externes, la seva capacitat conductora canviarà significativament; Afegir petites quantitats d’impureses a un semiconductor pur augmenta significativament la seva capacitat de conduir electricitat. El silici (SI) i el germani (GE) són els semiconductors més utilitzats en l'electrònica moderna i els seus electrons exteriors són quatre. Quan els àtoms de silici o germani formen un cristall, els àtoms veïns interaccionen entre ells, de manera que els electrons exteriors es comparteixen pels dos àtoms, que formen l'estructura d'enllaç covalent al cristall, que és una estructura molecular amb poca capacitat de restricció. A temperatura ambient (300k), l’excitació tèrmica farà que alguns electrons exteriors tinguin energia suficient per separar -se de l’enllaç covalent i convertir -se en electrons lliures, aquest procés s’anomena excitació intrínseca. Després que l'electró no estigui vinculat per convertir -se en un electró lliure, es deixa una vacant en l'enllaç covalent. Aquesta vacant s’anomena forat. L’aparició d’un forat és una característica important que distingeix un semiconductor d’un conductor.

Quan s’afegeix una petita quantitat d’impuresa pentavalent com el fòsfor al semiconductor intrínsec, tindrà un electró addicional després de formar un enllaç covalent amb altres àtoms de semiconductors. Aquest electró addicional només necessita una energia molt petita per desfer -se de l’enllaç i convertir -se en un electró lliure. Aquest tipus de semiconductor d’impuresa s’anomena semiconductor electrònic (semiconductor tipus N). Tanmateix, afegint una petita quantitat d’impureses elementals trivalents (com el bor, etc.) al semiconductor intrínsec, perquè només té tres electrons a la capa exterior, després de formar un enllaç covalent amb els àtoms de semiconductors circumdants, crearà una vacant al cristall. Aquest tipus de semiconductors d’impuresa s’anomena semiconductors de forat (semiconductor de tipus P). Quan es combinen semiconductors de tipus N i de tipus P, hi ha una diferència en la concentració d’electrons i forats lliures a la seva unió. Tant els electrons com els forats es difonen cap a la menor concentració, deixant enrere ions carregats però immòbils que destrueixen la neutralitat elèctrica original de les regions tipus N i de tipus P. Aquestes partícules carregades immòbils s’anomenen sovint càrregues espacials i es concentren a prop de la interfície de les regions N i P per formar una regió molt fina de càrrega espacial, que es coneix com a unió PN.

Quan s’aplica un voltatge de biaix endavant als dos extrems de la unió PN (tensió positiva a un costat del tipus P), els forats i els electrons lliures es mouen els uns als altres, creant un camp elèctric intern. Els forats recentment injectats es recombinen amb els electrons lliures, de vegades alliberen excés d’energia en forma de fotons, que és la llum que veiem emeses pels LED. Aquest espectre és relativament estret i, com que cada material té un buit de banda diferent, les longituds d'ona dels fotons emesos són diferents, de manera que els colors dels LED es determinen pels materials bàsics utilitzats.