İşıq yayan diod xüsusi bir dioddur. Adi diodlar kimi, işıq yayan diodlar da yarımkeçirici çiplərdən ibarətdir. Bu yarımkeçirici materiallar p və n strukturlarını istehsal etmək üçün əvvəlcədən implantasiya edilmiş və ya qatqılaşdırılmışdır.
Digər diodlar kimi, işıq yayan diodda cərəyan asanlıqla p qütbündən (anod) n qütbünə (katod) keçə bilər, lakin əks istiqamətdə deyil. İki fərqli daşıyıcı: deşiklər və elektronlar müxtəlif elektrod gərginlikləri altında elektrodlardan p və n strukturlarına axır. Deliklər və elektronlar görüşdükdə və yenidən birləşdikdə, elektronlar daha aşağı enerji səviyyəsinə düşür və fotonlar şəklində enerji buraxırlar (fotonlar tez-tez işıq dediyimiz şeydir).
Onun buraxdığı işığın dalğa uzunluğu (rəngi) p və n strukturlarını təşkil edən yarımkeçirici materialların bant aralığı enerjisi ilə müəyyən edilir.
Silikon və germanium dolayı bant boşluqlu materiallar olduğundan, otaq temperaturunda bu materiallarda elektronların və dəliklərin rekombinasiyası radiasiyaya məruz qalmayan bir keçiddir. Belə keçidlər fotonları buraxmır, əksinə enerjini istilik enerjisinə çevirir. Buna görə də, silikon və germanium diodları işıq saça bilməz (çox aşağı xüsusi temperaturda işıq saçacaqlar, xüsusi bir açı ilə aşkar edilməli və işığın parlaqlığı aydın deyil).
İşıq yayan diodlarda istifadə olunan materiallar hamısı birbaşa bant aralığı materiallarıdır, buna görə də enerji fotonlar şəklində buraxılır. Bu qadağan olunmuş zolaq enerjiləri yaxın infraqırmızı, görünən və ya yaxın ultrabənövşəyi zolaqlardakı işıq enerjisinə uyğundur.
Bu model elektromaqnit spektrinin infraqırmızı hissəsində işıq yayan LED-i simulyasiya edir.
İnkişafın erkən mərhələlərində qallium arsenidindən (GaAs) istifadə edən işıq yayan diodlar yalnız infraqırmızı və ya qırmızı işıq saça bilərdi. Material elminin inkişafı ilə yeni hazırlanmış işıq diodları daha yüksək və daha yüksək tezlikli işıq dalğaları buraxa bilir. Bu gün müxtəlif rəngli işıq diodları hazırlana bilər.
Diodlar adətən N tipli substrat üzərində qurulur, onun səthinə P tipli yarımkeçirici qatı qoyulur və elektrodlarla birləşir. P tipli substratlar daha az yayılmışdır, lakin eyni zamanda istifadə olunur. Bir çox kommersiya işıq yayan diodlar, xüsusən GaN/InGaN da sapfir substratlardan istifadə edir.
LED-lərin istehsalı üçün istifadə olunan materialların əksəriyyəti çox yüksək refraktiv göstəricilərə malikdir. Bu o deməkdir ki, işıq dalğalarının əksəriyyəti hava ilə interfeysdə materiala geri əks olunur. Buna görə də, işıq dalğasının çıxarılması LED-lər üçün vacib bir mövzudur və bir çox tədqiqat və inkişaf bu mövzuya yönəldilmişdir.
LEDlər (işıq yayan diodlar) və adi diodlar arasındakı əsas fərq onların materialları və strukturlarıdır ki, bu da elektrik enerjisini işıq enerjisinə çevirməkdə onların səmərəliliyində əhəmiyyətli fərqlərə səbəb olur. LED-lərin niyə işıq saça biləcəyini və adi diodların niyə edə bilmədiyini izah etmək üçün bəzi əsas məqamlar bunlardır:
Müxtəlif materiallar:LED-lər qallium arsenid (GaAs), qalium fosfid (GaP), qallium nitridi (GaN) və s. kimi III-V yarımkeçirici materiallardan istifadə edir. Bu materiallar elektronların birbaşa tullanmaq və fotonları (işıq) buraxmasına imkan verən birbaşa bant boşluğuna malikdir. Adi diodlar adətən dolayı bant aralığına malik olan silisium və ya germaniumdan istifadə edir və elektron sıçrayışı əsasən işıq deyil, istilik enerjisinin buraxılması şəklində baş verir.
Fərqli struktur:LED-lərin strukturu işığın istehsalı və emissiyasını optimallaşdırmaq üçün nəzərdə tutulmuşdur. LED-lər adətən fotonların əmələ gəlməsini və buraxılmasını təşviq etmək üçün pn qovşağına xüsusi əlavələr və təbəqə strukturları əlavə edirlər. Adi diodlar cərəyanın rektifikasiya funksiyasını optimallaşdırmaq üçün nəzərdə tutulmuşdur və işığın yaranmasına diqqət yetirmir.
Enerji diapazonu:LED-in materialı böyük bir bant enerjisinə malikdir, yəni keçid zamanı elektronların buraxdığı enerji işıq şəklində görünəcək qədər yüksəkdir. Adi diodların maddi bant enerjisi kiçikdir və elektronlar keçid zamanı əsasən istilik şəklində buraxılır.
Lüminesans mexanizmi:LED-in pn qovşağı irəli əyilmə altında olduqda, elektronlar n bölgəsindən p bölgəsinə keçir, deşiklərlə yenidən birləşir və işıq yaratmaq üçün fotonlar şəklində enerji buraxır. Adi diodlarda elektronların və dəliklərin rekombinasiyası əsasən qeyri-radiativ rekombinasiya şəklində olur, yəni enerji istilik şəklində buraxılır.
Bu fərqlər LED-lərin işləyərkən işıq yaymasına imkan verir, adi diodlar isə bunu edə bilmir.
Bu məqalə İnternetdən götürülüb və müəllif hüququ orijinal müəllifə məxsusdur
Göndərmə vaxtı: 01 avqust 2024-cü il