ຫຼັກການແສງສະຫວ່າງຂອງ LED

ທັງໝົດແສງ​ໄຟ​ເຮັດ​ວຽກ​ທີ່​ສາ​ມາດ​ສາກ​ໄຟ​ໄດ້​, ແສງ camping ແບບພົກພາແລະheadlamp multifunctionalໃຊ້ປະເພດຫລອດໄຟ LED. ເພື່ອເຂົ້າໃຈຫຼັກການຂອງ diode ນໍາ, ທໍາອິດໃຫ້ເຂົ້າໃຈຄວາມຮູ້ພື້ນຖານຂອງ semiconductors. ຄຸນສົມບັດ conductive ຂອງວັດສະດຸ semiconductor ແມ່ນລະຫວ່າງ conductors ແລະ insulators. ລັກສະນະທີ່ເປັນເອກະລັກຂອງມັນແມ່ນ: ໃນເວລາທີ່ semiconductor ໄດ້ຖືກກະຕຸ້ນໂດຍສະພາບແສງສະຫວ່າງແລະຄວາມຮ້ອນພາຍນອກ, ຄວາມສາມາດ conductive ຂອງມັນຈະປ່ຽນແປງຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ; ການເພີ່ມສິ່ງສົກກະປົກໃນປະລິມານໜ້ອຍລົງໃສ່ເຄື່ອງ semiconductor ອັນບໍລິສຸດຈະຊ່ວຍເພີ່ມຄວາມສາມາດໃນການນໍາໄຟຟ້າຂອງມັນ. Silicon (Si) ແລະ germanium (Ge) ແມ່ນ semiconductors ທີ່ຖືກນໍາໃຊ້ຫຼາຍທີ່ສຸດໃນເອເລັກໂຕຣນິກທີ່ທັນສະໄຫມ, ແລະເອເລັກໂຕຣນິກນອກຂອງມັນແມ່ນສີ່. ເມື່ອປະລໍາມະນູຂອງຊິລິຄອນຫຼື germanium ປະກອບເປັນໄປເຊຍກັນ, ປະລໍາມະນູໃກ້ຄຽງພົວພັນກັບກັນແລະກັນ, ດັ່ງນັ້ນເອເລັກໂຕຣນິກນອກຈະແບ່ງປັນໂດຍສອງປະລໍາມະນູ, ເຊິ່ງປະກອບເປັນໂຄງສ້າງພັນທະບັດ covalent ໃນໄປເຊຍກັນ, ເຊິ່ງເປັນໂຄງສ້າງໂມເລກຸນທີ່ມີຄວາມສາມາດຈໍາກັດຫນ້ອຍ. ຢູ່ທີ່ອຸນຫະພູມຫ້ອງ (300K), ການກະຕຸ້ນຄວາມຮ້ອນຈະເຮັດໃຫ້ອິເລັກຕອນນອກບາງໄດ້ຮັບພະລັງງານພຽງພໍທີ່ຈະແຍກອອກຈາກພັນທະບັດ covalent ແລະກາຍເປັນເອເລັກໂຕຣນິກຟຣີ, ຂະບວນການນີ້ເອີ້ນວ່າຄວາມຕື່ນເຕັ້ນພາຍໃນ. ຫຼັງຈາກທີ່ເອເລັກໂຕຣນິກບໍ່ຖືກຜູກມັດທີ່ຈະກາຍເປັນເອເລັກໂຕຣນິກຟຣີ, ຫວ່າງເປົ່າຖືກປະໄວ້ໃນພັນທະບັດ covalent. ຫວ່າງນີ້ເອີ້ນວ່າຂຸມ. ຮູບລັກສະນະຂອງຂຸມແມ່ນລັກສະນະທີ່ສໍາຄັນທີ່ແຍກແຍະ semiconductor ຈາກ conductor.

ໃນເວລາທີ່ຈໍານວນເລັກນ້ອຍຂອງ impurity pentavalent ເຊັ່ນ phosphorus ໄດ້ຖືກເພີ່ມເຂົ້າໄປໃນ semiconductor ພາຍໃນ, ມັນຈະມີເອເລັກໂຕຣນິກເພີ່ມເຕີມຫຼັງຈາກປະກອບເປັນພັນທະບັດ covalent ກັບປະລໍາມະນູ semiconductor ອື່ນໆ. ເອເລັກໂຕຣນິກພິເສດນີ້ພຽງແຕ່ຕ້ອງການພະລັງງານຂະຫນາດນ້ອຍຫຼາຍເພື່ອກໍາຈັດພັນທະບັດແລະກາຍເປັນເອເລັກໂຕຣນິກຟຣີ. ປະເພດຂອງ semiconductor impurity ນີ້ເອີ້ນວ່າ semiconductor ເອເລັກໂຕຣນິກ (N-type semiconductor). ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ການເພີ່ມຈໍານວນເລັກນ້ອຍຂອງ impurities ອົງປະກອບ trivalent (ເຊັ່ນ: boron, ແລະອື່ນໆ) ກັບ semiconductor ພາຍໃນ, ເນື່ອງຈາກວ່າມັນມີພຽງແຕ່ສາມເອເລັກໂຕຣນິກໃນຊັ້ນນອກ, ຫຼັງຈາກປະກອບເປັນພັນທະບັດ covalent ກັບປະລໍາມະນູ semiconductor ອ້ອມຂ້າງ, ມັນຈະສ້າງ vacancy. ໃນໄປເຊຍກັນ. ປະເພດຂອງ semiconductor impurity ນີ້ເອີ້ນວ່າ semiconductor ຂຸມ (P-type semiconductor). ເມື່ອ N-type ແລະ P-type semiconductors ຖືກລວມເຂົ້າກັນ, ມີຄວາມແຕກຕ່າງກັນໃນຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນຂອງເອເລັກໂຕຣນິກຟຣີແລະຮູຢູ່ຈຸດເຊື່ອມຕໍ່ຂອງພວກເຂົາ. ທັງສອງເອເລັກໂຕຣນິກແລະຮູແມ່ນກະຈາຍໄປສູ່ຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນຕ່ໍາ, ປ່ອຍໃຫ້ ions ຄິດຄ່າແຕ່ immobile ທີ່ທໍາລາຍຄວາມເປັນກາງໄຟຟ້າຕົ້ນສະບັບຂອງພາກພື້ນ N-type ແລະ P-type. ອະນຸພາກທີ່ຄິດຄ່າ immobile ເຫຼົ່ານີ້ມັກຈະເອີ້ນວ່າຄ່າບໍລິການຊ່ອງ, ແລະພວກມັນມີຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນຢູ່ໃກ້ກັບສ່ວນຕິດຕໍ່ຂອງພາກພື້ນ N ແລະ P ເພື່ອສ້າງເປັນພື້ນທີ່ບາງໆຂອງຄ່າບໍລິການ, ເຊິ່ງເອີ້ນວ່າ PN junction.

ເມື່ອແຮງດັນໄຟຟ້າອະຄະຕິໄປຂ້າງໜ້າຖືກນຳໃຊ້ກັບທັງສອງສົ້ນຂອງຈຸດເຊື່ອມຕໍ່ PN (ແຮງດັນທາງບວກກັບດ້ານໜຶ່ງຂອງ P-type), ຮູ ແລະ ອິເລັກຕອນຟຣີເຄື່ອນທີ່ອ້ອມຮອບກັນ, ສ້າງສະໜາມໄຟຟ້າພາຍໃນ. ຮູທີ່ຖືກສີດໃຫມ່ຫຼັງຈາກນັ້ນປະສົມປະສານກັບອິເລັກຕອນທີ່ບໍ່ເສຍຄ່າ, ບາງຄັ້ງກໍ່ປ່ອຍພະລັງງານຫຼາຍເກີນໄປໃນຮູບແບບຂອງໂຟຕອນ, ເຊິ່ງເປັນແສງສະຫວ່າງທີ່ພວກເຮົາເຫັນໂດຍ leds. spectrum ດັ່ງກ່າວແມ່ນຂ້ອນຂ້າງແຄບ, ແລະເນື່ອງຈາກວ່າແຕ່ລະອຸປະກອນມີຊ່ອງຫວ່າງແຖບທີ່ແຕກຕ່າງກັນ, ຄວາມຍາວຂອງຄື້ນຂອງ photons ປ່ອຍອອກມາແມ່ນແຕກຕ່າງກັນ, ສະນັ້ນສີຂອງ leds ແມ່ນກໍານົດໂດຍວັດສະດຸພື້ນຖານທີ່ໃຊ້.