Լույս արձակող դիոդը հատուկ դիոդ է: Ինչպես սովորական դիոդները, այնպես էլ լուսարձակող դիոդները կազմված են կիսահաղորդչային չիպերից։ Այս կիսահաղորդչային նյութերը նախապես տեղադրվում են կամ դոփվում են p և n կառուցվածքներ ստանալու համար:
Ինչպես մյուս դիոդները, լույս արձակող դիոդի հոսանքը հեշտությամբ կարող է հոսել p բևեռից (անոդ) դեպի n բևեռ (կաթոդ), բայց ոչ հակառակ ուղղությամբ։ Երկու տարբեր կրիչներ՝ անցքեր և էլեկտրոններ հոսում են էլեկտրոդներից դեպի p և n կառուցվածքները տարբեր էլեկտրոդների լարման տակ։ Երբ անցքերը և էլեկտրոնները հանդիպում և վերամիավորվում են, էլեկտրոնները ընկնում են էներգիայի ավելի ցածր մակարդակի վրա և էներգիա են թողնում ֆոտոնների տեսքով (ֆոտոնները մենք հաճախ անվանում ենք լույս):
Նրա արձակած լույսի ալիքի երկարությունը (գույնը) որոշվում է p և n կառուցվածքները կազմող կիսահաղորդչային նյութերի տիրույթի էներգիայով։
Քանի որ սիլիցիումը և գերմանիումը անուղղակի կապող նյութեր են, սենյակային ջերմաստիճանում էլեկտրոնների և անցքերի վերահամակցումը այդ նյութերում ոչ ճառագայթային անցում է: Նման անցումները չեն թողնում ֆոտոններ, այլ էներգիան վերածում են ջերմային էներգիայի։ Հետևաբար, սիլիցիումի և գերմանիումի դիոդները չեն կարող լույս արձակել (նրանք լույս կարձակեն շատ ցածր հատուկ ջերմաստիճաններում, որը պետք է հայտնաբերվի հատուկ անկյան տակ, իսկ լույսի պայծառությունն ակնհայտ չէ):
Լույս արտանետող դիոդներում օգտագործվող նյութերը բոլորն էլ ուղղակի կապանքային նյութեր են, ուստի էներգիան արտազատվում է ֆոտոնների տեսքով: Այս արգելված գոտու էներգիաները համապատասխանում են մերձ ինֆրակարմիր, տեսանելի կամ մոտ ուլտրամանուշակագույն շերտերի լույսի էներգիային:
Այս մոդելը մոդելավորում է LED-ը, որը լույս է արձակում էլեկտրամագնիսական սպեկտրի ինֆրակարմիր հատվածում:
Զարգացման վաղ փուլերում լույս արձակող դիոդները՝ օգտագործելով գալիումի արսենիդը (GaAs) կարող էին արձակել միայն ինֆրակարմիր կամ կարմիր լույս: Նյութերի գիտության առաջընթացով նոր մշակված լուսարձակող դիոդները կարող են լույսի ալիքներ արձակել ավելի ու ավելի բարձր հաճախականություններով: Այսօր կարելի է տարբեր գույների լուսարձակող դիոդներ պատրաստել։
Դիոդները սովորաբար կառուցվում են N տիպի ենթաշերտի վրա, որի մակերևույթի վրա դրված է P տիպի կիսահաղորդչի շերտ և միացված էլեկտրոդների հետ: P- տիպի ենթաշերտերը քիչ տարածված են, բայց նաև օգտագործվում են: Շատ առևտրային լուսարձակող դիոդներ, հատկապես GaN/InGaN-ը, նույնպես օգտագործում են շափյուղայի ենթաշերտեր:
LED-ների պատրաստման համար օգտագործվող նյութերի մեծ մասը ունեն շատ բարձր բեկման ինդեքսներ: Սա նշանակում է, որ լույսի ալիքների մեծ մասը արտացոլվում է օդի հետ միջերեսի նյութի մեջ: Հետևաբար, լույսի ալիքի արդյունահանումը կարևոր թեմա է LED-ների համար, և շատ հետազոտություններ և զարգացումներ են կենտրոնացած այս թեմայի վրա:
LED-ների (լուսարձակող դիոդներ) և սովորական դիոդների հիմնական տարբերությունը դրանց նյութերն ու կառուցվածքն է, ինչը հանգեցնում է էլեկտրական էներգիան լույսի էներգիայի փոխակերպման արդյունավետության զգալի տարբերությունների: Ահա մի քանի հիմնական կետեր, որոնք բացատրում են, թե ինչու LED-ները կարող են լույս արձակել, իսկ սովորական դիոդները՝ ոչ.
Տարբեր նյութեր.LED-ները օգտագործում են III-V կիսահաղորդչային նյութեր, ինչպիսիք են գալիումի արսենիդը (GaAs), գալիումի ֆոսֆիդը (GaP), գալիումի նիտրիդը (GaN) և այլն։ Սովորական դիոդները սովորաբար օգտագործում են սիլիցիում կամ գերմանիում, որոնք ունեն անուղղակի տիրույթ, և էլեկտրոնի ցատկը հիմնականում տեղի է ունենում ջերմային էներգիայի արտազատման, այլ ոչ թե լույսի տեսքով։
Տարբեր կառուցվածք.LED-ների կառուցվածքը նախատեսված է լույսի առաջացման և արտանետումների օպտիմալացման համար: LED-ները սովորաբար ավելացնում են հատուկ դոպաններ և շերտերի կառուցվածքներ pn հանգույցում, որպեսզի նպաստեն ֆոտոնների առաջացմանն ու արտազատմանը: Սովորական դիոդները նախատեսված են հոսանքի ուղղման ֆունկցիան օպտիմալացնելու համար և չեն կենտրոնանում լույսի առաջացման վրա:
Էներգիայի տիրույթ.LED-ի նյութն ունի մեծ կապի էներգիա, ինչը նշանակում է, որ անցման ընթացքում էլեկտրոնների կողմից թողարկված էներգիան բավականաչափ բարձր է լույսի տեսքով հայտնվելու համար: Սովորական դիոդների նյութական տիրույթի էներգիան փոքր է, և էլեկտրոններն անցում կատարելիս հիմնականում ազատվում են ջերմության տեսքով:
Լյումինեսցենտային մեխանիզմ.Երբ LED-ի pn հանգույցը գտնվում է առաջ շեղման տակ, էլեկտրոնները շարժվում են n շրջանից դեպի p շրջան, վերամիավորվում են անցքերի հետ և էներգիա են թողնում ֆոտոնների տեսքով՝ լույս առաջացնելու համար: Սովորական դիոդներում էլեկտրոնների և անցքերի վերամիավորումը հիմնականում լինում է ոչ ճառագայթային ռեկոմբինացիայի տեսքով, այսինքն՝ էներգիան ազատվում է ջերմության տեսքով։
Այս տարբերությունները թույլ են տալիս LED- ներին լույս արձակել աշխատելիս, մինչդեռ սովորական դիոդները չեն կարող:
Այս հոդվածը բխում է ինտերնետից և հեղինակային իրավունքը պատկանում է բնօրինակ հեղինակին
Հրապարակման ժամանակը՝ օգ-01-2024