Принцип работы светодиода

Принцип работы светодиода

Многих покупателей светодиодных ламп интересует, как работает светодиод. Как и все диоды, светодиод содержит особые кристаллы веществ-полупроводников, которые создают p-n переход. В результате ток может легко проходитьв направлении от анода к катоду, но не может проходить в обратном. Когда электроны встречаются с дырками, ониутрачивают энергию, которая в результате преобразуется в фотоны. Заметим, что длина волны излучения фотоновзависит от материала, который образует p-n переход.

Конструкция светодиодов не всегда была похожа на современную, да и по свойствам первые образцы значительно отличались от привычных нам. Изобретение светодиодов началось с изготовления конструкций на базе арсенида галлия,которые излучали инфракрасный и красный свет. Современное развитие технологий позволяет получить светодиоды, излучающие видимый свет всего спектра.

Полупроводники по сути занимают пограничное положение между изоляторами (диэлектриками) и проводниками. При низкой температуре большая часть внешних электронов находится в атомах на своих местах. Но так как связаныэлектроны с атомами слабее, чем в изоляторе, то при росте температуры сопротивление в полупроводнике падает.Таким образом, полупроводник в отличие от металла не теряет электропроводность, а усиливает ее. Иначе говоря, в диоде возрастает число свободных электронов, которые могут переносить электрический ток.

При подведении энергии в решетках полупроводников некоторое число электронов «уходит» из верхних оболочек атома, в результате образуется положительный заряд. То место в решетке, на котором не хватает электрона, иназывают «дыркой».

Электрическое напряжение в структуре приводит к тому, что электроны перемещаются к положительному полюсу (одному из электродов), а дырки — к отрицательному, причем свободные электроны тут же занимают их место. В чистом полупроводнике (то есть таком, где проводимость вызвана тепловым возбуждением) одинаковое число дырок иэлектронов перемещается в противоположных направлениях. Если добавлять атомы других элементов в полупроводник,его проводимость может увеличиться. Так, при введении легирующих примесей в кристаллическую решетку возникает примесная проводимость, которая, в зависимости от валентности элементов легирующей смеси, называется либодырочной (p-типа), либо электронной (n-типа).

В одном образце полупроводника разные участки могут обладать как р-проводимостью, так и — n-проводимостью. Втаком случае между разными областями появляется пограничный слой, через который перемещаются электроны или дырки, стремясь уравнять концентрацию по разные стороны. Если на образующийся в пограничном слое p-n-переходвоздействовать внешним напряжением, то можно усилить или «запереть» ток – именно на этом принципе основанаработа транзисторов и диодов. При возникновении положительной полярности (минус — к n-зоне, плюс — к p-зоне) барьерв пограничном слое понижается, в результате происходит «перескакивание» дырок и электронов в противоположные зоны. В результате этого процесса выделяется энергия, и на этом основана конструкция светодиодов.

Изначально полупроводниковые приборы были исключительно «гомопереходными» — p-n-переход происходил внутри одного химического вещества. Но сразу же появилась мысль о создании гетероустройств, где переход бы образовывалсяна стыке двух полупроводников из различных веществ. Реализация такой идеи позволила создавать миниатюрныеприборы с большей функциональностью и эффективностью.

Итак, если вас интересует, как работает светодиод, надеемся, вы получили подробную информацию о принципе функционирования полупроводников. Стоит также заметить, что большинство материалов, которые используются припроизводстве ламп на светодиодах, имеют очень большой уровень отражения. Это нужно для того, чтобы большая частьсвета, который производится светодиодом, излучалась с его поверхности. Большинство исследований светодиодовпосвящено именно этой проблеме.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Можно использовать следующие HTML-теги и атрибуты: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>


Яндекс.Метрика