LED-iň ýagtylyk prinsipi

Hemmesigaýtadan zarýadlanýan iş çyrasy, göçme lager çyrasyweköpugurly baş lampasyLED lampa görnüşini ulanyň. Diod LED-iň iş prinsipini düşünmek üçin ilki bilen ýarymgeçirijiler baradaky esasy bilimleri düşünmeli. Ýarymgeçiriji materiallaryň geçirijilik häsiýetleri geçirijiler we izolýatorlar arasynda bolýar. Onuň özboluşly aýratynlyklary: ýarymgeçiriji daşarky ýagtylyk we ýylylyk şertleri bilen höweslendirilende, onuň geçirijilik ukyby düýpli üýtgeýär; Arassa ýarymgeçiriji az mukdarda garyndy goşmak, onuň elektrik geçirijilik ukybyny düýpli ýokarlandyrýar. Kremniý (Si) we germaný (Ge) häzirki zaman elektronikasynda iň köp ulanylýan ýarymgeçirijilerdir we olaryň daşky elektronlary dörtdür. Kremniý ýa-da germaný atomlary kristal emele getirende, goňşy atomlar biri-biri bilen özara täsirleşýärler, şonuň üçin daşky elektronlar iki atom tarapyndan paýlaşylýar, bu bolsa kristalda az çäklendirme ukyby bolan molekulýar gurluş bolan kowalent baglanyşyk gurluşyny emele getirýär. Otagyň temperaturasynda (300K), termal gyjyndyrma käbir daşarky elektronlaryň kowalent baglanyşykdan aýrylyp, erkin elektronlara öwrülmek üçin ýeterlik energiýa almagyna sebäp bolar, bu proses içki gyjyndyrma diýlip atlandyrylýar. Elektron erkin elektrona öwrülmek üçin baglanyşsyz bolandan soň, kowalent baglanyşykda boşluk galýar. Bu boşluk deşik diýlip atlandyrylýar. Deşigiň görnüşi ýarymgeçirijini geçirijiden tapawutlandyrýan möhüm aýratynlykdyr.

Öz içi ýarymgeçirijisine az mukdarda bäş walentli garyndy, mysal üçin, fosfor goşulanda, beýleki ýarymgeçiriji atomlary bilen kowalent baglanyşyk emele gelenden soň, goşmaça elektron bolar. Bu goşmaça elektronyň baglanyşykdan dynmak we erkin elektron bolmak üçin diňe örän az energiýa gerek. Bu görnüşli garyndy ýarymgeçiriji elektron ýarymgeçiriji (N-tipli ýarymgeçiriji) diýlip atlandyrylýar. Şeýle-de bolsa, daşky gatlakda diňe üç elektron bolany üçin öz içi ýarymgeçirijisine az mukdarda üç walentli elementar garyndylary (bor we ş.m.) goşmak, daş-töweregindäki ýarymgeçiriji atomlary bilen kowalent baglanyşyk emele gelenden soň, kristalda boşluk döreder. Bu görnüşli garyndy ýarymgeçiriji deşikli ýarymgeçiriji (P-tipli ýarymgeçiriji) diýlip atlandyrylýar. N-tipli we P-tipli ýarymgeçirijiler birleşdirilende, olaryň birleşmesinde erkin elektronlaryň we deşikleriň konsentrasiýasynda tapawut bolýar. Elektronlar we deşikler pes konsentrasiýa tarap ýaýraýar we N-tipli we P-tipli sebitleriň asyl elektrik neýtrallygyny ýok edýän zarýadly, ýöne hereketsiz ionlary galdyrýar. Bu hereketsiz zarýadly bölejikler köplenç kosmiki zarýadlar diýlip atlandyrylýar we olar N we P sebitleriniň serhediniň golaýynda jemlenip, PN geçişi diýlip atlandyrylýan kosmiki zarýadyň örän inçe sebitini emele getirýär.

PN geçişiniň iki ujuna hem öňe tarap gyşarnykly naprýaženiýe berlende (P-görnüşiniň bir tarapyna oňyn naprýaženiýe), deşikler we erkin elektronlar biri-biriniň daşyndan hereket edip, içki elektrik meýdanyny döredýärler. Soňra täze inýeksiýa edilen deşikler erkin elektronlar bilen gaýtadan birleşýär we käwagt LED-leriň çykarýan ýagtylygy bolan fotonlar görnüşinde artykmaç energiýany çykarýar. Şeýle spektr deňeşdirme boýunça dar we her materialyň dürli zolak aralygy bolandygy sebäpli, çykarylýan fotonlaryň tolkun uzynlyklary dürli-dürli bolýar, şonuň üçin LED-leriň reňkleri ulanylýan esasy materiallara görä kesgitlenýär.