Il principio luminoso del LED

Tuttola luce di lavoro ricaricabile, luce da campeggio portatileEFeedlamp multifunzionaleUtilizzare il tipo di lampadina a LED. Per comprendere il principio del diodo LED, prima a comprendere la conoscenza di base dei semiconduttori. Le proprietà conduttive dei materiali a semiconduttore sono tra conduttori e isolanti. Le sue caratteristiche uniche sono: quando il semiconduttore è stimolato dalla luce esterna e dalle condizioni di calore, la sua capacità conduttiva cambierà significativamente; L'aggiunta di piccole quantità di impurità a un semiconduttore puro aumenta significativamente la sua capacità di condurre elettricità. Il silicio (SI) e il germanio (GE) sono i semiconduttori più comunemente usati nell'elettronica moderna e i loro elettroni esterni sono quattro. Quando gli atomi di silicio o germanio formano un cristallo, gli atomi vicini interagiscono tra loro, in modo che gli elettroni esterni vengano condivisi dai due atomi, che forma la struttura del legame covalente nel cristallo, che è una struttura molecolare con poca abilità di vincolo. A temperatura ambiente (300k), l'eccitazione termica farà sì che alcuni elettroni esterni ottengano abbastanza energia per staccarsi dal legame covalente e diventare elettroni liberi, questo processo si chiama eccitazione intrinseca. Dopo che l'elettrone è illimitato per diventare un elettrone libero, viene lasciato un posto vacante nel legame covalente. Questo posto vacante è chiamato buco. L'aspetto di un buco è una caratteristica importante che distingue un semiconduttore da un direttore.

Quando una piccola quantità di impurità pentavalente come il fosforo viene aggiunta al semiconduttore intrinseco, avrà un elettrone extra dopo aver formato un legame covalente con altri atomi di semiconduttore. Questo elettrone extra ha solo bisogno di energia molto piccola per sbarazzarsi del legame e diventare un elettrone gratuito. Questo tipo di semiconduttore di impurità si chiama semiconduttore elettronico (semiconduttore di tipo n). Tuttavia, aggiungendo una piccola quantità di impurità elementali trivalenti (come il boro, ecc.) All'intrinseco semiconduttore, poiché ha solo tre elettroni nello strato esterno, dopo aver formato un legame covalente con gli atomi di semiconduttore circostante, creerà un posto vacante nel cristallo. Questo tipo di semiconduttore di impurità si chiama semiconduttore a buco (semiconduttore di tipo p). Quando i semiconduttori di tipo N e P sono combinati, c'è una differenza nella concentrazione di elettroni e buchi liberi alla loro giunzione. Sia gli elettroni che i fori sono diffusi verso la concentrazione più bassa, lasciando dietro di sé ioni caricati ma immobili che distruggono la neutralità elettrica originale delle regioni di tipo N e di tipo P. Queste particelle cariche immobili sono spesso chiamate cariche spaziali e sono concentrate vicino all'interfaccia delle regioni N e P per formare una regione molto sottile di carica spaziale, che è nota come giunzione PN.

Quando una tensione di bias in avanti viene applicata ad entrambe le estremità della giunzione PN (tensione positiva su un lato del tipo P), i fori e gli elettroni liberi si muovono l'uno intorno all'altro, creando un campo elettrico interno. I fori appena iniettati si ricombinano quindi con gli elettroni liberi, a volte rilasciando energia in eccesso sotto forma di fotoni, che è la luce che vediamo emessa dai LED. Tale spettro è relativamente stretto e poiché ogni materiale ha un diverso divario di banda, le lunghezze d'onda dei fotoni emessi sono diverse, quindi i colori dei LED sono determinati dai materiali di base utilizzati.