Das leuchtende Prinzip der LED

Alledas wiederaufladbare Arbeitslicht, tragbares CampinglichtUndMultifunktionaler ScheinwerferVerwenden Sie den LED -Glühbirnen -Typ. Um das Prinzip der Dioden geführt zu verstehen, verstehen Sie zunächst das Grundkenntnis der Halbleiter. Die leitenden Eigenschaften von Halbleitermaterialien liegen zwischen Leitern und Isolatoren. Seine einzigartigen Merkmale sind: Wenn der Halbleiter durch externe Licht- und Wärmebedingungen stimuliert wird, ändert sich seine leitende Fähigkeit erheblich. Das Hinzufügen kleiner Mengen an Verunreinigungen zu einem reinen Halbleiter erhöht seine Fähigkeit zur Leitung von Strom erheblich. Silizium (SI) und Germanium (GE) sind die am häufigsten verwendeten Halbleiter in der modernen Elektronik, und ihre äußeren Elektronen sind vier. Wenn Silizium- oder Germaniumatome einen Kristall bilden, interagieren benachbarte Atome miteinander, so dass die äußeren Elektronen von den beiden Atomen geteilt werden, was die kovalente Bindungsstruktur im Kristall bildet, was eine molekulare Struktur mit wenig Einschränkungen ist. Bei Raumtemperatur (300 K) lässt die thermische Anregung einige äußere Elektronen genügend Energie erhalten, um sich von der kovalenten Bindung zu lösen und freie Elektronen zu werden. Dieser Prozess wird als intrinsische Anregung bezeichnet. Nachdem das Elektron ungebunden ist, um ein freies Elektron zu werden, bleibt eine freie Stelle in der kovalenten Bindung. Diese freie Stelle wird als Loch bezeichnet. Das Auftreten eines Lochs ist ein wichtiges Merkmal, das einen Halbleiter von einem Leiter unterscheidet.

Wenn dem intrinsischen Halbleiter eine geringe Menge an Pentavalentverunreinigung wie Phosphor zugesetzt wird, hat es ein zusätzliches Elektron, nachdem sie eine kovalente Bindung zu anderen Halbleiteratomen hergestellt hat. Dieses zusätzliche Elektron benötigt nur sehr kleine Energie, um die Bindung loszuwerden und ein freies Elektron zu werden. Diese Art von Verunreinigungs-Halbleiter wird als elektronischer Halbleiter (N-Typ-Halbleiter) bezeichnet. Fügen Sie dem intrivalenten elementaren Verunreinigungen (wie Bor usw.) dem intrinsischen Halbleiter jedoch nur drei Elektronen in der Außenschicht hinzu. Nach einer kovalenten Bindung zu den umgebenden Halbleiteratomen werden jedoch eine freie Stelle hergestellt. im Kristall. Diese Art von Verunreinigungs-Halbleiter wird als Loch-Halbleiter (P-Typ-Halbleiter) bezeichnet. Wenn Halbleiter vom Typ N-Typ und P kombiniert werden, gibt es einen Unterschied in der Konzentration freier Elektronen und Löcher an ihrer Kreuzung. Sowohl Elektronen als auch Löcher werden in Richtung der niedrigeren Konzentration diffundiert und lassen geladene, aber unbewegliche Ionen zurück, die die ursprüngliche elektrische Neutralität der Regionen vom Typ N-Typ und P zerstören. Diese unbeweglichen geladenen Partikel werden oft als Raumladungen bezeichnet und befinden sich in der Nähe der Grenzfläche der N- und P -Regionen, um einen sehr dünnen Bereich der Raumladung zu bilden, der als PN -Übergang bekannt ist.

Wenn eine Vorwärtsvorspannungsspannung auf beide Enden der PN-Übergang (positive Spannung auf einer Seite des P-Typs) angewendet wird, bewegen sich die Löcher und freien Elektronen umeinander, wodurch ein internes elektrisches Feld erzeugt wird. Die neu injizierten Löcher rekombinieren dann zu den freien Elektronen und geben manchmal überschüssige Energie in Form von Photonen frei, was das Licht ist, das wir von LEDs emittiert. Ein solches Spektrum ist relativ schmal, und da jedes Material eine andere Bandlücke aufweist, sind die Wellenlängen der emittierten Photonen unterschiedlich, sodass die Farben der LEDs durch die verwendeten Grundmaterialien bestimmt werden.