Прынцып свячэння святлодыёда

Усеакумулятарная рабочая лямпа, партатыўны кемпінгавы ліхтарішматфункцыянальны налобны ліхтарыкВыкарыстоўвайце святлодыёдную лямпу тыпу. Каб зразумець прынцып дзеяння дыёднага святлодыёда, спачатку трэба азнаёміцца ​​з базавымі ведамі пра паўправаднікі. Праводныя ўласцівасці паўправадніковых матэрыялаў знаходзяцца паміж праваднікамі і ізалятарамі. Іх унікальныя асаблівасці: калі паўправаднік падвяргаецца ўздзеянню знешняга святла і цяпла, яго праводная здольнасць значна змяняецца; даданне невялікай колькасці прымешак да чыстага паўправадніка значна павялічвае яго здольнасць праводзіць электрычнасць. Крэмній (Si) і германій (Ge) з'яўляюцца найбольш распаўсюджанымі паўправаднікамі ў сучаснай электроніцы, і ў іх чатыры знешнія электроны. Калі атамы крэмнію або германію ўтвараюць крышталь, суседнія атамы ўзаемадзейнічаюць адзін з адным, так што знешнія электроны становяцца агульнымі для двух атамаў, што ўтварае структуру кавалентнай сувязі ў крышталі, якая ўяўляе сабой малекулярную структуру з малой здольнасцю да стрымлівання. Пры пакаёвай тэмпературы (300K) цеплавое ўзбуджэнне прымушае некаторыя знешнія электроны атрымліваць дастатковую энергію, каб аддзяліцца ад кавалентнай сувязі і стаць свабоднымі электронамі, гэты працэс называецца ўнутраным узбуджэннем. Пасля таго, як электрон вызваляецца і становіцца свабодным электронам, у кавалентнай сувязі застаецца вакансія. Гэтая вакансія называецца дзіркай. З'яўленне дзіркі - важная асаблівасць, якая адрознівае паўправаднік ад правадніка.

Калі да ўласнага паўправадніка дадаецца невялікая колькасць пяцівалентнай прымешкі, напрыклад, фосфару, то пасля ўтварэння кавалентнай сувязі з іншымі атамамі паўправадніка ён атрымлівае дадатковы электрон. Гэтаму дадатковаму электрону патрэбна вельмі малая энергія, каб пазбавіцца ад сувязі і стаць свабодным электронам. Гэты тып прымеснага паўправадніка называецца электронным паўправадніком (паўправаднік N-тыпу). Аднак, даданне невялікай колькасці трохвалентных элементарных прымешак (напрыклад, бору і г.д.) да ўласнага паўправадніка, паколькі ў вонкавым пласце ў яго толькі тры электроны, пасля ўтварэння кавалентнай сувязі з навакольнымі атамамі паўправадніка стварае вакансію ў крышталі. Гэты тып прымеснага паўправадніка называецца дзіркавым паўправадніком (паўправаднік P-тыпу). Пры спалучэнні паўправаднікоў N- і P-тыпу назіраецца розніца ў канцэнтрацыі свабодных электронаў і дзірак на іх стыку. Як электроны, так і дзіркі дыфузіруюць у бок меншай канцэнтрацыі, пакідаючы зараджаныя, але нерухомыя іёны, якія руйнуюць першапачатковую электрычную нейтральнасць абласцей N-тыпу і P-тыпу. Гэтыя нерухомыя зараджаныя часціцы часта называюць прасторавымі зарадамі, і яны сканцэнтраваны паблізу мяжы паміж абласцямі N і P, утвараючы вельмі тонкую вобласць прасторавага зарада, вядомую як PN-пераход.

Калі да абодвух канцоў PN-пераходу прыкладваецца напружанне прамога зрушэння (дадатнае напружанне з аднаго боку P-тыпу), дзіркі і свабодныя электроны рухаюцца адзін вакол аднаго, ствараючы ўнутранае электрычнае поле. Затым зноў уведзеныя дзіркі рэкамбінуюцца са свабоднымі электронамі, часам вызваляючы лішнюю энергію ў выглядзе фатонаў, якія і з'яўляюцца святлом, якое мы бачым, выпраменьваемым святлодыёдамі. Такі спектр адносна вузкі, і паколькі кожны матэрыял мае розную шырыню забароненай зоны, даўжыні хваль выпраменьваных фатонаў розныя, таму колеры святлодыёдаў вызначаюцца асноўнымі выкарыстоўванымі матэрыяламі.