Lumo-elsenda diodo estas speciala diodo. Kiel ordinaraj diodoj, lumelsendantaj diodoj estas kunmetitaj de duonkonduktaĵaj blatoj. Tiuj semikonduktaĵmaterialoj estas antaŭ-enplantitaj aŭ dopitaj por produkti p kaj n strukturojn.
Kiel aliaj diodoj, la kurento en la lumelsenda diodo povas facile flui de la p poluso (anodo) al la n poluso (katodo), sed ne en la kontraŭa direkto. Du malsamaj portantoj: truoj kaj elektronoj fluas de la elektrodoj al la p kaj n strukturoj sub malsamaj elektrodotensioj. Kiam truoj kaj elektronoj renkontas kaj rekombinas, la elektronoj falas al pli malalta energinivelo kaj liberigas energion en formo de fotonoj (fotonoj estas tio, kion ni ofte nomas lumo).
La ondolongo (koloro) de la lumo kiun ĝi elsendas estas determinita per la bendinterspacenergio de la semikonduktaĵmaterialoj kiuj konsistigas la p kaj n strukturojn.
Ĉar silicio kaj germanio estas nerektaj bendinterspacmaterialoj, ĉe ĉambra temperaturo, la rekombino de elektronoj kaj truoj en tiuj materialoj estas ne-radiativa transiro. Tiaj transiroj ne liberigas fotonojn, sed konvertas energion en varmenergio. Tial, siliciaj kaj germaniaj diodoj ne povas elsendi lumon (ili eligos lumon ĉe tre malaltaj specifaj temperaturoj, kiuj devas esti detektitaj laŭ speciala angulo, kaj la heleco de la lumo ne estas evidenta).
La materialoj uzataj en lum-elsendantaj diodoj estas ĉiuj rektaj bandgap-materialoj, do la energio estas liberigita en formo de fotonoj. Tiuj malpermesitaj bendoenergioj egalrilatas al la lumenergio en la preskaŭ-infraruĝaj, videblaj aŭ preskaŭ-ultraviolaj grupoj.
Ĉi tiu modelo simulas LED kiu elsendas lumon en la infraruĝa parto de la elektromagneta spektro.
En la fruaj stadioj de evoluo, lumelsendantaj diodoj uzantaj galiumarsenidon (GaAs) povis nur elsendi infraruĝan aŭ ruĝan lumon. Kun la progreso de materiala scienco, lastatempe evoluintaj lumelsendantaj diodoj povas elsendi lumondojn kun pli kaj pli altaj frekvencoj. Hodiaŭ oni povas fari lum-elsendantajn diodojn de diversaj koloroj.
Diodoj estas kutime konstruitaj sur N-tipa substrato, kun tavolo de P-tipa duonkonduktaĵo deponita sur ĝia surfaco kaj ligita kune kun elektrodoj. P-specaj substratoj estas malpli oftaj, sed ankaŭ estas uzitaj. Multaj komercaj lum-elsendantaj diodoj, aparte GaN/InGaN, ankaŭ uzas safirajn substratojn.
Plej multaj materialoj uzataj por fari LED-ojn havas tre altajn refraktajn indicojn. Ĉi tio signifas, ke la plej multaj el la lumondoj estas reflektitaj reen en la materialon ĉe la interfaco kun la aero. Sekve, lum-onda eltiro estas grava temo por LED-oj, kaj multe da esplorado kaj disvolviĝo koncentriĝas pri ĉi tiu temo.
La ĉefa diferenco inter LED-oj (lumaj diodoj) kaj ordinaraj diodoj estas iliaj materialoj kaj strukturo, kio kondukas al signifaj diferencoj en ilia efikeco en konvertado de elektra energio en luma energio. Jen kelkaj ĉefaj punktoj por klarigi kial LED-oj povas elsendi lumon kaj ordinaraj diodoj ne povas:
Malsamaj materialoj:LEDoj uzas III-V semikonduktaĵmaterialojn kiel galiumarsenido (GaAs), galiumfosfido (GaP), galiumnitruro (GaN), ktp. Ĉi tiuj materialoj havas rektan bandgap, permesante al elektronoj rekte salti kaj liberigi fotonojn (lumo). Ordinaraj diodoj kutime uzas silicion aŭ germanion, kiuj havas nerektan bendinterspacon, kaj la elektronsalto plejparte okazas en la formo de varmenergio liberigo, prefere ol lumo.
Malsama strukturo:La strukturo de LED-oj estas desegnita por optimumigi lumgeneradon kaj emision. LEDoj kutime aldonas specifajn dopantojn kaj tavolstrukturojn ĉe la pn-krucvojo por antaŭenigi la generacion kaj liberigon de fotonoj. Ordinaraj diodoj estas dizajnitaj por optimumigi la rektigan funkcion de fluo kaj ne temigas la generacion de lumo.
Energio-interspaco:La materialo de la LED havas grandan bandgap-energion, kio signifas, ke la energio liberigita de la elektronoj dum la transiro estas sufiĉe alta por aperi en formo de lumo. La materiala bandgap-energio de ordinaraj diodoj estas malgranda, kaj la elektronoj estas plejparte liberigitaj en formo de varmo kiam ili transiras.
Mekanismo de luminesko:Kiam la pn-krucvojo de la LED estas sub antaŭa biaso, elektronoj moviĝas de la n regiono al la p regiono, rekombinas kun truoj, kaj liberigas energion en la formo de fotonoj por generi lumon. En ordinaraj diodoj, la rekombino de elektronoj kaj truoj estas ĉefe en formo de ne-radia rekombino, tio estas, la energio estas liberigita en formo de varmo.
Tiuj diferencoj permesas LED-ojn elsendi lumon dum laboro, dum ordinaraj diodoj ne povas.
Ĉi tiu artikolo venas de la Interreto kaj la kopirajto apartenas al la originala aŭtoro
Afiŝtempo: Aŭg-01-2024