სინათლის გამოსხივების დიოდი არის სპეციალური დიოდი. ჩვეულებრივი დიოდების მსგავსად, სინათლის გამოსხივების დიოდები შედგება ნახევარგამტარული ჩიპებისგან. ეს ნახევარგამტარული მასალები წინასწარ არის ჩანერგილი ან დოპინგი, რათა წარმოიქმნას p და n სტრუქტურები.
სხვა დიოდების მსგავსად, შუქის გამოსხივების დიოდში დენი ადვილად გადადის p პოლუსიდან (ანოდი) n პოლუსამდე (კათოდში), მაგრამ არა საპირისპირო მიმართულებით. ორი განსხვავებული მატარებელი: ხვრელები და ელექტრონები მიედინება ელექტროდებიდან p და n სტრუქტურებში სხვადასხვა ელექტროდის ძაბვის ქვეშ. როდესაც ხვრელები და ელექტრონები ერთმანეთს ხვდებიან და ერთმანეთს უერთდებიან, ელექტრონები ეცემა დაბალ ენერგეტიკულ დონეზე და გამოყოფენ ენერგიას ფოტონების სახით (ფოტონებს ხშირად ვუწოდებთ სინათლეს).
მისი გამოსხივებული სინათლის ტალღის სიგრძე (ფერი) განისაზღვრება ნახევარგამტარული მასალების ზოლის ენერგიით, რომლებიც ქმნიან p და n სტრუქტურებს.
ვინაიდან სილიციუმი და გერმანიუმი არის არაპირდაპირი ზოლიანი მასალები, ოთახის ტემპერატურაზე ელექტრონებისა და ხვრელების რეკომბინაცია ამ მასალებში არის არარადიაციული გადასვლა. ასეთი გადასვლები არ ათავისუფლებს ფოტონებს, არამედ გარდაქმნის ენერგიას სითბოს ენერგიად. ამიტომ სილიციუმის და გერმანიუმის დიოდებს არ შეუძლიათ სინათლე (ისინი ასხივებენ სინათლეს ძალიან დაბალ სპეციფიკურ ტემპერატურაზე, რომელიც უნდა გამოვლინდეს სპეციალური კუთხით და სინათლის სიკაშკაშე არ ჩანს).
სინათლის გამოსხივების დიოდებში გამოყენებული მასალები არის პირდაპირი ზოლიანი მასალები, ამიტომ ენერგია გამოიყოფა ფოტონების სახით. ეს აკრძალული ზოლის ენერგიები შეესაბამება სინათლის ენერგიას ახლო ინფრაწითელ, ხილულ ან ახლო ულტრაიისფერ ზოლებში.
ეს მოდელი ახდენს LED-ის სიმულაციას, რომელიც ასხივებს შუქს ელექტრომაგნიტური სპექტრის ინფრაწითელ ნაწილში.
განვითარების ადრეულ ეტაპებზე გალიუმის არსენიდის (GaAs) გამოყენებით სინათლის გამოსხივების დიოდებს შეეძლოთ მხოლოდ ინფრაწითელი ან წითელი შუქის გამოსხივება. მასალების მეცნიერების წინსვლასთან ერთად, ახლად შემუშავებულ შუქდიოდებს შეუძლიათ ასხივონ სინათლის ტალღები უფრო და უფრო მაღალი სიხშირეებით. დღეს შესაძლებელია სხვადასხვა ფერის სინათლის დიოდების დამზადება.
დიოდები, როგორც წესი, აგებულია N ტიპის სუბსტრატზე, P-ტიპის ნახევარგამტარის ფენით დეპონირებულია მის ზედაპირზე და დაკავშირებულია ელექტროდებთან ერთად. P-ს ტიპის სუბსტრატები ნაკლებად გავრცელებულია, მაგრამ ასევე გამოიყენება. ბევრი კომერციული შუქის დიოდი, განსაკუთრებით GaN/InGaN, ასევე იყენებს საფირონის სუბსტრატებს.
LED-ების დასამზადებლად გამოყენებული მასალების უმეტესობას აქვს ძალიან მაღალი რეფრაქციული ინდექსი. ეს ნიშნავს, რომ სინათლის ტალღების უმეტესი ნაწილი აისახება მასალაში ჰაერის ინტერფეისზე. ამიტომ, სინათლის ტალღის მოპოვება მნიშვნელოვანი თემაა LED-ებისთვის და ბევრი კვლევა და განვითარება ფოკუსირებულია ამ თემაზე.
მთავარი განსხვავება LED- ებს (შუქის გამოსხივების დიოდებს) და ჩვეულებრივ დიოდებს შორის არის მათი მასალები და სტრუქტურა, რაც იწვევს მნიშვნელოვან განსხვავებებს მათ ეფექტურობაში ელექტრო ენერგიის სინათლის ენერგიად გადაქცევაში. აქ არის რამდენიმე ძირითადი პუნქტი იმის ასახსნელად, თუ რატომ ასხივებენ LED-ებს სინათლე და ჩვეულებრივ დიოდებს არა:
სხვადასხვა მასალები:LED-ები იყენებენ III-V ნახევარგამტარ მასალებს, როგორიცაა გალიუმის არსენიდი (GaAs), გალიუმის ფოსფიდი (GaP), გალიუმის ნიტრიდი (GaN) და ა.შ. ამ მასალებს აქვთ პირდაპირი ზოლები, რაც ელექტრონებს საშუალებას აძლევს პირდაპირ გადახტეს და გაათავისუფლონ ფოტონები (სინათლე). ჩვეულებრივ დიოდებში ჩვეულებრივ გამოიყენება სილიციუმი ან გერმანიუმი, რომლებსაც აქვთ არაპირდაპირი ზოლები და ელექტრონის ნახტომი ძირითადად ხდება სითბოს ენერგიის გამოყოფის სახით, ვიდრე სინათლის სახით.
განსხვავებული სტრუქტურა:LED-ების სტრუქტურა შექმნილია სინათლის წარმოქმნისა და ემისიის ოპტიმიზაციისთვის. LED-ები, როგორც წესი, ამატებენ სპეციფიკურ დოპანტებს და ფენის სტრუქტურებს pn შეერთებაზე, რათა ხელი შეუწყონ ფოტონების წარმოქმნას და გათავისუფლებას. ჩვეულებრივი დიოდები შექმნილია დენის გასწორების ფუნქციის ოპტიმიზაციისთვის და არ არის ფოკუსირებული სინათლის გამომუშავებაზე.
ენერგიის გამტარუნარიანობა:LED-ის მასალას აქვს დიდი ზოლის ენერგია, რაც ნიშნავს, რომ ელექტრონების მიერ გადასვლისას გამოთავისუფლებული ენერგია საკმარისად მაღალია, რომ გამოჩნდეს სინათლის სახით. ჩვეულებრივი დიოდების მატერიალური ზოლის ენერგია მცირეა და ელექტრონები ძირითადად სითბოს სახით გამოიყოფა გადასვლისას.
ლუმინესცენციის მექანიზმი:როდესაც LED-ის pn შეერთება წინ მიდრეკილია, ელექტრონები გადადიან n რეგიონიდან p რეგიონში, რეკომბინირდებიან ხვრელებთან და გამოყოფენ ენერგიას ფოტონების სახით სინათლის წარმოქმნით. ჩვეულებრივ დიოდებში ელექტრონებისა და ხვრელების რეკომბინაცია ძირითადად ხდება არარადიაციული რეკომბინაციის სახით, ანუ ენერგია გამოიყოფა სითბოს სახით.
ეს განსხვავებები საშუალებას აძლევს LED- ებს ასხივონ შუქი მუშაობისას, ხოლო ჩვეულებრივ დიოდებს არ შეუძლიათ.
ეს სტატია მომდინარეობს ინტერნეტიდან და საავტორო უფლებები ეკუთვნის ორიგინალ ავტორს
გამოქვეყნების დრო: აგვისტო-01-2024