एलईडी को चमकदार सिद्धान्त

सबैरिचार्जेबल कार्य प्रकाश, पोर्टेबल शिविर प्रकाशरबहुकार्यात्मक हेडलाइटएलईडी बल्ब प्रकार प्रयोग गर्नुहोस्। डायोड नेतृत्वको सिद्धान्त बुझ्न, पहिले अर्धचालकहरूको आधारभूत ज्ञान बुझ्नको लागि। अर्धचालक सामग्रीहरूको प्रवाहकीय गुणहरू कन्डक्टरहरू र इन्सुलेटरहरू बीचमा हुन्छन्। यसको अद्वितीय विशेषताहरू छन्: जब अर्धचालक बाह्य प्रकाश र गर्मी अवस्था द्वारा उत्तेजित हुन्छ, यसको प्रवाहकीय क्षमता उल्लेखनीय रूपमा परिवर्तन हुनेछ; शुद्ध सेमीकन्डक्टरमा थोरै मात्रामा अशुद्धताहरू थप्दा यसको बिजुली सञ्चालन गर्ने क्षमतामा उल्लेखनीय वृद्धि हुन्छ। सिलिकन (Si) र जर्मेनियम (Ge) आधुनिक इलेक्ट्रोनिक्समा सबैभन्दा बढी प्रयोग हुने अर्धचालकहरू हुन्, र तिनीहरूका बाहिरी इलेक्ट्रोनहरू चार छन्। जब सिलिकन वा जर्मेनियम परमाणुहरूले क्रिस्टल बनाउँछन्, छिमेकी परमाणुहरूले एकअर्कासँग अन्तरक्रिया गर्छन्, जसले गर्दा बाहिरी इलेक्ट्रोनहरू दुई परमाणुहरूद्वारा साझा हुन्छन्, जसले क्रिस्टलमा सहसंयोजक बन्ड संरचना बनाउँछ, जुन थोरै अवरोध क्षमता भएको आणविक संरचना हो। कोठाको तापक्रम (300K) मा, थर्मल उत्तेजनाले केही बाहिरी इलेक्ट्रोनहरूलाई सहसंयोजक बन्धनबाट अलग भई स्वतन्त्र इलेक्ट्रोन बन्न पर्याप्त ऊर्जा प्राप्त गर्दछ, यो प्रक्रियालाई आन्तरिक उत्तेजना भनिन्छ। इलेक्ट्रोन एक मुक्त इलेक्ट्रोन बन्नको लागि अनबाउन्ड भएपछि, सहसंयोजक बन्धनमा खाली ठाउँ छोडिन्छ। यो खाली ठाउँलाई होल भनिन्छ। प्वालको उपस्थिति एक महत्त्वपूर्ण विशेषता हो जसले एक कन्डक्टरबाट सेमीकन्डक्टरलाई फरक पार्छ।

जब थोरै मात्रामा पेन्टाभ्यालेन्ट अशुद्धता जस्तै फस्फोरस आन्तरिक अर्धचालकमा थपिन्छ, यसमा अन्य अर्धचालक परमाणुहरूसँग सहसंयोजक बन्धन बनाएपछि अतिरिक्त इलेक्ट्रोन हुनेछ। यो अतिरिक्त इलेक्ट्रोनलाई बन्डबाट छुटकारा पाउन र स्वतन्त्र इलेक्ट्रोन बन्नको लागि धेरै सानो ऊर्जा चाहिन्छ। यस प्रकारको अशुद्धता सेमीकन्डक्टरलाई इलेक्ट्रोनिक सेमीकन्डक्टर (N-type अर्धचालक) भनिन्छ। यद्यपि, आन्तरिक अर्धचालकमा थोरै मात्रामा ट्रिभ्यालेन्ट एलिमेन्टल अशुद्धताहरू (जस्तै बोरोन, इत्यादि) थप्दा, किनभने यसको बाहिरी तहमा केवल तीनवटा इलेक्ट्रोनहरू छन्, वरपरका अर्धचालक परमाणुहरूसँग सहसंयोजक बन्धन बनाएपछि, यसले खाली ठाउँ सिर्जना गर्नेछ। क्रिस्टल मा। यस प्रकारको अशुद्धता अर्धचालकलाई होल सेमीकन्डक्टर (P-type अर्धचालक) भनिन्छ। जब एन-टाइप र पी-टाइप अर्धचालकहरू जोडिन्छन्, तिनीहरूको जंक्शनमा मुक्त इलेक्ट्रोन र प्वालहरूको एकाग्रतामा भिन्नता हुन्छ। दुबै इलेक्ट्रोन र प्वालहरू तल्लो एकाग्रता तिर फैलिएका छन्, चार्ज गरिएको तर अचल आयनहरू छोडेर जसले N-प्रकार र P-प्रकार क्षेत्रहरूको मूल विद्युतीय तटस्थतालाई नष्ट गर्दछ। यी स्थिर चार्ज गरिएका कणहरूलाई प्रायः स्पेस चार्जहरू भनिन्छ, र तिनीहरू N र P क्षेत्रहरूको इन्टरफेस नजिकै केन्द्रित हुन्छन् स्पेस चार्जको धेरै पातलो क्षेत्र बनाउनका लागि, जसलाई PN जंक्शन भनिन्छ।

जब PN जंक्शनको दुबै छेउमा फर्वार्ड बायस भोल्टेज लागू गरिन्छ (P-प्रकारको एक छेउमा सकारात्मक भोल्टेज), प्वालहरू र मुक्त इलेक्ट्रोनहरू एक अर्काको वरिपरि घुम्छन्, आन्तरिक विद्युतीय क्षेत्र सिर्जना गर्दछ। भर्खरै इन्जेक्सन गरिएका प्वालहरू नि: शुल्क इलेक्ट्रोनहरूसँग पुन: संयोजित हुन्छन्, कहिलेकाहीँ फोटानको रूपमा अतिरिक्त ऊर्जा जारी गर्दछ, जुन हामीले एलईडीद्वारा उत्सर्जित गरेको प्रकाश हो। यस्तो स्पेक्ट्रम अपेक्षाकृत साँघुरो हुन्छ, र प्रत्येक सामग्रीमा फरक ब्यान्ड ग्याप भएको हुनाले, उत्सर्जित फोटानको तरंग लम्बाइ फरक हुन्छ, त्यसैले एलईडीका रंगहरू प्रयोग गरिएका आधारभूत सामग्रीहरूद्वारा निर्धारण गरिन्छ।