LED-bevezetés

Amikor az elektronok és a lyukak újra egyesülnek, látható fényt sugározhat, így fénykibocsátó diódák (LED-ek) készítésére használható. Jelzőfényként használják áramkörökben és műszerekben, vagy szöveges vagy digitális kijelzők alkotóelemeként. A gallium-arzenid diódák vörös, a gallium-foszfid diódák zöld, a szilícium-karbid diódák sárga, a gallium-nitrid diódák pedig kék fényt bocsátanak ki. Kémiai tulajdonságai alapján szerves fénykibocsátó diódára (OLED) és szervetlen fénykibocsátó diódára (LED) osztják.

A fénykibocsátó diódák (fénykibocsátó diódák) olyan általánosan használt fénykibocsátó eszközök, amelyek elektronok és lyukak rekombinációjával bocsátanak ki energiát, így fényt bocsátanak ki. Széles körben használják őket a világítástechnikában. [1] A fénykibocsátó diódák hatékonyan képesek az elektromos energiát fényenergiává alakítani, és széles körben felhasználhatók a modern társadalomban, például világítástechnikai eszközökben, síkképernyős kijelzőkben és orvostechnikai eszközökben. [2]

Az ilyen típusú elektronikus alkatrészek már 1962-ben megjelentek. A kezdeti időkben csak alacsony fényerősségű vörös fényt tudtak kibocsátani. Később más monokróm változatokat is kifejlesztettek. A ma kibocsátható fény kiterjedt a látható fényre, az infravörös és az ultraibolya fényre, és a fényerő is jelentősen megnőtt. A fényerőt jelzőfényként, kijelzőpanelként stb. is használták; a technológia folyamatos fejlődésével a fénykibocsátó diódákat széles körben alkalmazzák kijelzőkben és világításban.

A hagyományos diódákhoz hasonlóan a fénykibocsátó diódák is PN-átmenetből állnak, és egyirányú vezetőképességgel rendelkeznek. Amikor a fénykibocsátó diódára előre irányuló feszültséget kapcsolunk, a P területről az N területre injektált lyukak, illetve az N területről a P területre injektált elektronok a PN-átmenet néhány mikronján belül érintkeznek az N terület elektronjaival és a P terület üregeivel. A lyukak rekombinálódnak, és spontán emissziós fluoreszcenciát hoznak létre. A különböző félvezető anyagokban az elektronok és lyukak energiaállapota eltérő. Amikor az elektronok és a lyukak rekombinálódnak, a felszabaduló energia némileg eltérő. Minél több energia szabadul fel, annál rövidebb a kibocsátott fény hullámhossza. Gyakran használt diódák vörös, zöld vagy sárga fényt bocsátanak ki. A fénykibocsátó dióda fordított letörési feszültsége nagyobb, mint 5 volt. Előre irányuló volt-amper jelleggörbéje nagyon meredek, és sorba kell kötni egy áramkorlátozó ellenállással a diódán átfolyó áram szabályozásához.

A fénykibocsátó dióda (FED) magját egy P- és N-típusú félvezetőből álló lapka alkotja. A P- és az N-típusú félvezető között egy átmeneti réteg található, amelyet PN-átmenetnek neveznek. Bizonyos félvezető anyagok PN-átmenetében, amikor a befecskendezett kisebbségi és többségi töltéshordozók rekombinálódnak, a felesleges energia fény formájában szabadul fel, ezáltal közvetlenül átalakítva az elektromos energiát fényenergiává. A PN-átmenetre kapcsolt fordított feszültség esetén nehéz a kisebbségi töltéshordozókat befecskendezni, ezért nem bocsát ki fényt. Pozitív működési állapotban (azaz mindkét végére pozitív feszültség van kapcsolva), amikor az áram a LED anódjától a katódig folyik, a félvezető kristály különböző színű fényt bocsát ki az ultraibolya és az infravörös tartománytól. A fény intenzitása az áramerősséggel függ össze.