въведение във видимата светлина

Светодиодите са често използвани устройства, излъчващи светлина, които излъчват енергия чрез рекомбинация на електрони и дупки, за да излъчват светлина. Те се използват широко в областта на осветлението. [1] Светодиодите могат ефективно да преобразуват електрическата енергия в светлинна енергия и имат широк спектър от приложения в съвременното общество, като например осветление, плоски дисплеи и медицински устройства. [2]

Този вид електронни компоненти се появяват още през 1962 г. В ранните дни те са можели да излъчват само червена светлина с ниска яркост. По-късно са разработени и други монохроматични версии. Светлината, която може да се излъчва днес, се е разпространила до видима светлина, инфрачервена и ултравиолетова светлина, а яркостта също се е увеличила значително. Яркостта. Използват се и като индикаторни светлини, дисплейни панели и др.; с непрекъснатото развитие на технологиите, светодиодите са широко използвани в дисплеи и осветление.

Подобно на обикновените диоди, светодиодите са съставени от PN преход и също така имат еднопосочна проводимост. Когато към светодиода се приложи право напрежение, дупките, инжектирани от P областта към N областта, и електроните, инжектирани от N областта към P областта, са съответно в контакт с електроните в N областта и кухините в P областта в рамките на няколко микрона от PN прехода. Дупките се рекомбинират и произвеждат спонтанна емисионна флуоресценция. Енергийните състояния на електроните и дупките в различните полупроводникови материали са различни. Когато електроните и дупките се рекомбинират, освободената енергия е малко по-различна. Колкото повече енергия се освобождава, толкова по-къса е дължината на вълната на излъчената светлина. Често се използват диоди, които излъчват червена, зелена или жълта светлина. Обратното пробивно напрежение на светодиода е по-голямо от 5 волта. Неговата крива на волт-амперна характеристика в право направление е много стръмна и трябва да се използва последователно с токоограничаващ резистор, за да се контролира токът през диода.

Основната част на светодиода е пластина, съставена от P-тип полупроводник и N-тип полупроводник. Между P-тип полупроводника и N-тип полупроводника има преходен слой, който се нарича PN преход. В PN прехода на някои полупроводникови материали, когато инжектираните неосновни и основни носители се рекомбинират, излишната енергия се освобождава под формата на светлина, като по този начин директно се преобразува електрическата енергия в светлинна енергия. Когато към PN прехода се приложи обратно напрежение, е трудно да се инжектират неосновни носители, така че той не излъчва светлина. Когато е в положително работно състояние (т.е. положително напрежение се прилага и към двата края), когато токът тече от анода на светодиода към катода, полупроводниковият кристал излъчва светлина с различни цветове от ултравиолетова до инфрачервена. Интензитетът на светлината е свързан с тока.