It ljochtprinsipe fan LED

Alleit oplaadbere wurkljocht, draachbere kampearljochtenmultifunksjonele koplampbrûk it type LED-lampe. Om it prinsipe fan diode-led te begripen, moatte jo earst de basiskennis fan heallieders begripe. De geliedende eigenskippen fan healliedermaterialen lizze tusken geleiders en isolatoaren. De unike skaaimerken binne: as de heallieder stimulearre wurdt troch eksterne ljocht- en waarmteomstannichheden, sil syn geliedende fermogen signifikant feroarje; It tafoegjen fan lytse hoemannichten ûnreinheden oan in suvere heallieder fergruttet syn fermogen om elektrisiteit te lieden signifikant. Silisium (Si) en germanium (Ge) binne de meast brûkte heallieders yn moderne elektroanika, en har bûtenste elektroanen binne fjouwer. As silisium- of germaniumatomen in kristal foarmje, ynteraksje buoratomen mei-inoar, sadat de bûtenste elektroanen dield wurde troch de twa atomen, wat de kovalente bânstruktuer yn it kristal foarmet, wat in molekulêre struktuer is mei in bytsje beheiningsfermogen. By keamertemperatuer (300K) sil termyske eksitaasje derfoar soargje dat guon bûtenste elektroanen genôch enerzjy krije om los te brekken fan 'e kovalente bân en frije elektroanen te wurden, dit proses wurdt yntrinsike eksitaasje neamd. Nei't it elektron losmakke is om in frij elektron te wurden, bliuwt in fakatuere oer yn 'e kovalente bân. Dizze fakatuere wurdt in gat neamd. It uterlik fan in gat is in wichtich skaaimerk dat in healgeleider ûnderskiedt fan in geleider.

As in lytse hoemannichte fiifvalente ûnreinheden lykas fosfor tafoege wurdt oan 'e yntrinsike healgelieder, sil it in ekstra elektron hawwe nei't it in kovalente bining mei oare healgeliederatomen foarme hat. Dit ekstra elektron hat mar in heul lytse enerzjy nedich om de bining kwyt te reitsjen en in frij elektron te wurden. Dit soarte ûnreinheidshealgelieder wurdt in elektroanyske healgelieder neamd (N-type healgelieder). It tafoegjen fan in lytse hoemannichte trivalente elemintêre ûnreinheden (lykas boor, ensfh.) oan 'e yntrinsike healgelieder, om't it mar trije elektroanen yn 'e bûtenste laach hat, sil nei it foarmjen fan in kovalente bining mei de omlizzende healgeliederatomen in leechte yn it kristal meitsje. Dit soarte ûnreinheidshealgelieder wurdt in gathealgelieder neamd (P-type healgelieder). As N-type en P-type healgelieders kombineare wurde, is der in ferskil yn 'e konsintraasje fan frije elektroanen en gatten by har oergong. Sawol elektroanen as gatten wurde ferspraat nei de legere konsintraasje, wêrtroch't laden mar ûnbeweglike ioanen efterbliuwe dy't de oarspronklike elektryske neutraliteit fan 'e N-type en P-type regio's ferneatigje. Dizze ûnbeweechlike laden dieltsjes wurde faak romteladingen neamd, en se binne konsintrearre tichtby de ynterface fan 'e N- en P-regio's om in heul tinne regio fan romtelading te foarmjen, dy't bekend is as de PN-oergong.

As in foarút bias-spanning tapast wurdt op beide úteinen fan 'e PN-oergong (positive spanning oan ien kant fan it P-type), bewege de gatten en frije elektroanen om elkoar hinne, wêrtroch't in yntern elektrysk fjild ûntstiet. De nij ynjeksjeare gatten rekombinearje dan mei de frije elektroanen, en soms wurde oerstallige enerzjy frijlitten yn 'e foarm fan fotonen, dat is it ljocht dat wy sjogge dat útstjoerd wurdt troch leds. Sa'n spektrum is relatyf smel, en om't elk materiaal in oare bandgap hat, binne de golflingten fan útstjoerde fotonen oars, sadat de kleuren fan leds bepaald wurde troch de brûkte basismaterialen.