LED жарык берүүчү принциби

Баарыкайра заряддалуучу жумушчу чырак, көчмө кемпинг чырагыжанакөп функциялуу фараLED лампасынын түрүн колдонуңуз. Диоддук светодиоддун иштөө принцибин түшүнүү үчүн, алгач жарым өткөргүчтөр жөнүндөгү негизги билимдерди түшүнүү керек. Жарым өткөргүч материалдардын өткөргүчтүк касиеттери өткөргүчтөр менен изоляторлордун ортосунда болот. Анын уникалдуу өзгөчөлүктөрү: жарым өткөргүч тышкы жарык жана жылуулук шарттары менен стимулдаштырылганда, анын өткөргүчтүк жөндөмү бир топ өзгөрөт; Таза жарым өткөргүчкө аз өлчөмдөгү кошулмаларды кошуу анын электр тогун өткөрүү жөндөмүн бир топ жогорулатат. Кремний (Si) жана германий (Ge) заманбап электроникада эң көп колдонулган жарым өткөргүчтөр болуп саналат жана алардын тышкы электрондору төрт. Кремний же германий атомдору кристалл түзгөндө, коңшу атомдор бири-бири менен өз ара аракеттенишет, ошондуктан тышкы электрондор эки атом тарабынан бөлүшүлөт, бул кристаллдагы коваленттик байланыш түзүлүшүн түзөт, ал аз чектөө жөндөмүнө ээ молекулярдык түзүлүш. Бөлмө температурасында (300K) жылуулук козгоо кээ бир тышкы электрондордун коваленттик байланыштан ажырап, эркин электрондорго айлануу үчүн жетиштүү энергия алышына алып келет, бул процесс ички козгоо деп аталат. Электрон эркин электронго айлануу үчүн байланышсыз калгандан кийин, коваленттик байланышта бош орун калат. Бул бош орун тешик деп аталат. Тешиктин көрүнүшү жарым өткөргүчтү өткөргүчтөн айырмалап турган маанилүү өзгөчөлүк болуп саналат.

Ички жарым өткөргүчкө фосфор сыяктуу аз өлчөмдөгү беш валенттүү кошулма кошулганда, ал башка жарым өткөргүч атомдор менен коваленттик байланыш түзгөндөн кийин кошумча электронго ээ болот. Бул кошумча электрон байланыштан арылуу жана эркин электронго айлануу үчүн өтө аз энергияны гана талап кылат. Мындай кошулмалуу жарым өткөргүч электрондук жарым өткөргүч (N-типтеги жарым өткөргүч) деп аталат. Бирок, ички жарым өткөргүчкө аз өлчөмдөгү үч валенттүү элементтик кошулмаларды (мисалы, бор ж.б.) кошуу, анткени анын сырткы катмарында үч гана электрон бар, аны курчап турган жарым өткөргүч атомдор менен коваленттик байланыш түзгөндөн кийин, кристаллда боштук пайда болот. Мындай кошулмалуу жарым өткөргүч тешиктүү жарым өткөргүч (P-типтеги жарым өткөргүч) деп аталат. N-типтеги жана P-типтеги жарым өткөргүчтөр бириктирилгенде, алардын түйүнүндөгү эркин электрондордун жана тешиктердин концентрациясында айырмачылык болот. Электрондор да, тешиктер да төмөнкү концентрацияга карай диффузияланып, N-типтеги жана P-типтеги аймактардын баштапкы электрдик нейтралитетин жок кылган заряддуу, бирок кыймылсыз иондорду калтырат. Бул кыймылсыз заряддалган бөлүкчөлөр көбүнчө мейкиндик заряддары деп аталат жана алар N жана P аймактарынын чек арасына жакын топтолуп, PN түйүнү деп аталган өтө ичке мейкиндик заряд аймагын түзөт.

PN өткөөлүнүн эки учуна тең алдыга багытталган чыңалуу берилгенде (P-типтегинин бир тарабына оң чыңалуу), тешиктер жана эркин электрондор бири-биринин айланасында кыймылдап, ички электр талаасын түзөт. Андан кийин жаңы сайылган тешиктер эркин электрондор менен кайрадан биригип, кээде ашыкча энергияны фотондор түрүндө бөлүп чыгарат, бул биз светодиоддор чыгарган жарык. Мындай спектр салыштырмалуу тар жана ар бир материалдын тилке аралыгы ар башка болгондуктан, чыгарылган фотондордун толкун узундуктары ар башка, ошондуктан светодиоддордун түстөрү колдонулган негизги материалдар менен аныкталат.