De Liichtprinzip vun der LED

Allesdéi nofëllbar Aarbechtsluucht, portabel Campingluuchtanmultifunktionell ScheinwerferBenotzt den Typ LED-Glühbir. Fir de Prinzip vun der LED-Diod ze verstoen, musst Dir als éischt d'Grondwëssen iwwer Hallefleeder verstoen. Déi leedend Eegeschafte vu Hallefleedermaterialien leien tëscht Leeder an Isolatoren. Seng eenzegaarteg Eegeschafte sinn: wann den Hallefleeder duerch extern Liicht- a Hëtztbedingungen stimuléiert gëtt, ännert sech seng leedend Fäegkeet däitlech; D'Zousätzlech vu klenge Quantitéiten un Ongereinheeten zu engem puren Hallefleeder erhéicht seng Fäegkeet fir Elektrizitéit ze leeden däitlech. Silizium (Si) a Germanium (Ge) sinn déi am meeschte benotzt Hallefleeder an der moderner Elektronik, an hir baussenzeg Elektronen sinn véier. Wann Silizium- oder Germaniumatome e Kristall bilden, interagéieren Nopeschatome mateneen, sou datt déi baussenzeg Elektronen vun den zwee Atomer gedeelt ginn, wat d'kovalent Bindungsstruktur am Kristall bildt, déi eng molekular Struktur mat wéineg Aschränkungsfäegkeet ass. Bei Raumtemperatur (300K) wäert thermesch Anregung e puer baussenzeg Elektronen genuch Energie kréien fir sech vun der kovalenter Bindung ofzebriechen a fräi Elektronen ze ginn, dëse Prozess gëtt intrinsesch Anregung genannt. Nodeems den Elektron fräigebonnen ass fir e fräien Elektron ze ginn, bleift eng vakant Plaz an der kovalenter Bindung. Dës vakant Plaz gëtt e Lach genannt. D'Erscheinung vun engem Lach ass e wichtegt Merkmal, dat en Halbleiter vun engem Leeder ënnerscheet.

Wann eng kleng Quantitéit vu fënnefwäerteger Ongereinheet, wéi zum Beispill Phosphor, dem intrinsesche Hallefleeder bäigefüügt gëtt, kritt en en zousätzlechen Elektron nodeems en eng kovalent Bindung mat aneren Hallefleederatome geformt huet. Dësen zousätzlechen Elektron brauch nëmme ganz wéineg Energie fir d'Bindung lass ze ginn an e fräien Elektron ze ginn. Dës Zort vun Ongereinheetshalbleeder gëtt elektroneschen Hallefleeder (N-Typ Hallefleeder) genannt. Wann awer eng kleng Quantitéit vun dräiwäertegen elementaren Ongereinheeten (wéi Bor, etc.) dem intrinsesche Hallefleeder bäigefüügt gëtt, well en nëmmen dräi Elektronen an der äusserer Schicht huet, entsteet no der Bildung vun enger kovalenter Bindung mat den ëmleienden Hallefleederatome eng Vakuitéit am Kristall. Dës Zort vun Ongereinheetshalbleeder gëtt Lachhallefleeder (P-Typ Hallefleeder) genannt. Wann N-Typ an P-Typ Hallefleeder kombinéiert ginn, gëtt et en Ënnerscheed an der Konzentratioun vu fräien Elektronen a Lächer op hirer Verbindung. Souwuel Elektronen wéi och Lächer diffundéieren a Richtung vun der méi niddreger Konzentratioun, wouduerch gelueden awer immobil Ionen zréckbleiwen, déi déi ursprénglech elektresch Neutralitéit vun den N-Typ an P-Typ Regiounen zerstéieren. Dës immobil gelueden Partikelen ginn dacks Raumladungen genannt, a si sinn no bei der Grenzfläche vun den N- a P-Regiounen konzentréiert fir eng ganz dënn Regioun vu Raumladung ze bilden, déi als PN-Jüngung bekannt ass.

Wann eng Virwärtsspannung op béid Enden vun der PN-Jerngang (positiv Spannung op enger Säit vum P-Typ) ugewannt gëtt, beweege sech d'Lächer an d'fräi Elektronen ëmeneen a bilden en internt elektrescht Feld. Déi nei injizéiert Lächer rekombinéiere sech dann mat de fräien Elektronen a fräisetzen heiansdo iwwerschësseg Energie a Form vu Photonen, dat ass d'Liicht, dat mir vun den LEDs gesinn. Sou e Spektrum ass relativ enk, an well all Material eng aner Bandlück huet, sinn d'Wellenlängte vun den emittéierte Photonen ënnerschiddlech, sou datt d'Faarwe vun den LEDs vun de benotzte Basismaterialien bestëmmt ginn.