Светлећа диода је посебна диода. Као и обичне диоде, диоде које емитују светлост се састоје од полупроводничких чипова. Ови полупроводнички материјали су претходно имплантирани или допирани за производњу п и н структура.
Као и друге диоде, струја у диоди која емитује светлост може лако да тече од п пола (аноде) до н пола (катоде), али не у супротном смеру. Два различита носача: рупе и електрони теку од електрода до п и н структура под различитим напонима електрода. Када се рупе и електрони сретну и рекомбинују, електрони падају на нижи енергетски ниво и ослобађају енергију у облику фотона (фотони су оно што често називамо светлошћу).
Таласна дужина (боја) светлости коју емитује одређена је енергијом појасног размака полупроводничких материјала који чине п и н структуре.
Пошто су силицијум и германијум материјали са индиректним размаком појаса, на собној температури, рекомбинација електрона и рупа у овим материјалима је нерадијативна транзиција. Такви прелази не ослобађају фотоне, већ претварају енергију у топлотну енергију. Због тога силицијумске и германијумске диоде не могу да емитују светлост (емитоваће светлост на веома ниским специфичним температурама, које се морају детектовати под посебним углом, а осветљеност светлости није очигледна).
Материјали који се користе у диодама које емитују светлост су материјали са директним размаком, тако да се енергија ослобађа у облику фотона. Ове енергије забрањеног опсега одговарају светлосној енергији у блиском инфрацрвеном, видљивом или скоро ултраљубичастом опсегу.
Овај модел симулира ЛЕД који емитује светлост у инфрацрвеном делу електромагнетног спектра.
У раним фазама развоја, диоде које емитују светлост које користе галијум арсенид (ГаАс) могле су да емитују само инфрацрвено или црвено светло. Са напретком науке о материјалима, новоразвијене диоде које емитују светлост могу да емитују светлосне таласе све виших и виших фреквенција. Данас се могу направити светлеће диоде разних боја.
Диоде се обично конструишу на супстрату Н-типа, са слојем полупроводника типа П који је нанесен на његову површину и спојен заједно са електродама. Подлоге типа П су мање уобичајене, али се такође користе. Многе комерцијалне диоде које емитују светлост, посебно ГаН/ИнГаН, такође користе сафирне подлоге.
Већина материјала који се користе за прављење ЛЕД диода имају веома високе индексе преламања. То значи да се већина светлосних таласа рефлектује назад у материјал на интерфејсу са ваздухом. Због тога је екстракција светлосних таласа важна тема за ЛЕД диоде, а многа истраживања и развој су фокусирани на ову тему.
Главна разлика између ЛЕД (диода које емитују светлост) и обичних диода је њихов материјал и структура, што доводи до значајних разлика у њиховој ефикасности у претварању електричне енергије у светлосну. Ево неколико кључних тачака које објашњавају зашто ЛЕД диоде могу да емитују светлост, а обичне диоде не:
Различити материјали:ЛЕД диоде користе ИИИ-В полупроводничке материјале као што су галијум арсенид (ГаАс), галијум фосфид (ГаП), галијум нитрид (ГаН) итд. Ови материјали имају директан појас, омогућавајући електронима да директно скачу и ослобађају фотоне (светлост). Обичне диоде обично користе силицијум или германијум, који имају индиректни појас, а скок електрона се углавном јавља у облику ослобађања топлотне енергије, а не светлости.
Другачија структура:Структура ЛЕД диода је дизајнирана да оптимизује стварање и емисију светлости. ЛЕД диоде обично додају специфичне додатке и структуре слојева на пн споју како би промовисале стварање и ослобађање фотона. Обичне диоде су дизајниране да оптимизују функцију исправљања струје и не фокусирају се на стварање светлости.
Енергетски појас:Материјал ЛЕД-а има велику енергију појасног размака, што значи да је енергија коју ослобађају електрони током транзиције довољно висока да се појави у облику светлости. Енергија материјалног појаса обичних диода је мала, а електрони се углавном ослобађају у облику топлоте када прелазе.
Механизам луминесценције:Када је пн спој ЛЕД-а под преднагибом, електрони се крећу из н региона у п регион, рекомбинују се са рупама и ослобађају енергију у облику фотона да би генерисали светлост. У обичним диодама, рекомбинација електрона и рупа је углавном у облику нерадијативне рекомбинације, односно енергија се ослобађа у облику топлоте.
Ове разлике омогућавају ЛЕД диодама да емитују светлост током рада, док обичне диоде не могу.
Овај чланак долази са интернета и ауторска права припадају оригиналном аутору
Време поста: 01.08.2024