Necə LED işləyir?

Encyclopedia

Alan: Ensiklopediya

China

LED necə işləyir?

LED tərif

LED və ya Işığın Çıxaran Diodu, elektrik enerjisi ilə qidalandığı zaman elektrolüminestsensiya adlı proses vasitəsilə işığın çıxardığı bir yarıiletken cihazdır.

LED necə işləyir

Adi diod kimi, LED diodu, ona irəli qaydamalı olaraq enerji verildiyi zaman işləyir. Bu halda, n-tip yarıiletken malzeme p-tipinə nisbətən daha çox dozalanmış olur və p-n keçidini yaradır. Irəli qaydamalı olaraq, potensial barier azalır və elektronlar və boşluqlar depresiya qatında (və ya aktiv qatında) birləşir, bu da işiq fotonları bütün istiqamətlərə yayılır. İrəli qaydamalı olduqda elektron-boşluq cütünün birləşməsi səbəbindən işığın çıxması tipik şəkildə göstərilir.

LED-dəki fotonların çıxışı, katmaq teorisi vasitəsilə izah edilir ki, bu teoriya işığın çıxmasının malzemenin doğrudan və ya dolaylı band gapına bağlı olduğunu müəyyənləşdirir. Doğrudan band gapa malik olan yarıiletken malzemələr fotonlar çıxarır. Doğrudan band gap malzemesində, konduksiya bandının enerji səviyyəsinin altı valans bandının ən yüksək enerji səviyyəsinin üstündə yerləşir Enerji və Momentum (dalğa vektoru 'k') diaqramında.

Elektronlar və boşluqlar birləşdiyi zaman, E = hν enerjisi △ (eV) band gapına uyğun olaraq işiq enerjisi və ya fotonlar kimi buraxılır, burada h Planck sabiti, ν isə işığın frekvənsidir.

Doğrudan Band Gap

Dolaylı band gap malzemələri radiativ deyil, çünki konduksiya bandının altı valans bandının üstü ilə hətta yoxdur, bu da ən çox enerjinin istiliyə çevrilməsinə səbəb olur. Məsələn, Si, Ge və s.

Dolaylı Band Gap

Doğrudan band gapa malik olan maddənin misalı arsenid gallium (GaAs), LED-lərdə istifadə edilən bir kompozit yarıiletken maddədir. GaAs-ə dopant atomları əlavə edilərək geniş bir rəng spektri alınıb. LED-lərdə istifadə edilən bəzi maddələr:

Alüminium Gallium Arsenid (AlGaAs) – infrakırmızı.

Gallium Arsen Phosphide (GaAsP) – qırmızı, narıncı, sarı.

Alüminium Gallium Phosphide (AlGaP) – yaşıl.

Indium Gallium Nitride (InGaN) – mavi, mavili yaşıl, yaxın UV.

Cink Selenid (ZnSe) – mavi.

LED-nin fiziki strukturu

LED belə strukturlaşdırılmışdır ki, çıxan işiq malzemenin içərisinə yenidən sorbulmasın. Beləliklə, elektron-boşluq birləşməsinin səthdə yerləşməsinə emin olunur.

Yuxarıdaki şəkil LED p-n keçidinin iki fərqli strukturunu göstərir. P-tip qatı ince edilmiş və n-tip bazasında yetişdirilmişdir. P-n keçidin hər iki tərəfindəki metal kontaktlar xarici elektrik bağlantısı üçün nodlar kimi xidmət edir. LED p-n keçidi dairəvi şəkildə şəffaf bir qabda yerləşdirilib ki, işiq bütün istiqamətlərə bərabər yayılsın və minimum daxili qaynaqlanma olsun.

LED-in böyük ayağı müsbət kontakt və ya anodu təsvir edir.

Üç, dörd və altı pin konfiqurasiyasına malik LED-lər də mövcuddur ki, eyni LED paketində birdən çox rəng alınabilərsin. PCB-lərdə monte edilə bilən səth montajlı LED ekranları mövcuddur.

LED-lər adətən bir neçə desimiliampere amperiyyə ehtiyac duyur və ənənəvi diodlardan fərqli olaraq, 1,5-3,5 volt arası əvvəlki gerilim endirməsi səbəbindən seriyada yüksək direktsiya ehtiyacı var.

Ağ İşıq LED-ləri və ya Ağ LED Lampları

LED lampaları, lülelər, kənd yolunun aydınlatması son zamanlarda LED-lərin milliwatt başına gələn işıq çıxış nisbəti ilə incandescent lülelərlə müqayisədə çox effektiv olması səbəbindən populyarlaşır. Ümumi istifadə üçün ağ işıq tercih olunur. LED-lərin köməyiylə ağ işıq almak üçün iki metod istifadə olunur:

Üç əsas rəng RGB-nin birləşməsi ilə ağ işıq alınıb. Bu metod yüksək kvant effektivliyə malikdir.

Digər metod isə bir rəngdəki LED-i digər rəngdəki fosforla poklanmaqla ağ işıq almasıdır. Bu metod LED lüllələri və aydınlatma üstrüdlərinin istehsalı üçün ticari olaraq populyardır.

LED-lərin tətbiqləri

OLED, mikro-LED, kvant nöqtələri kimi elektronik ekranlar.