Принсипи равшании LED

Ҳамачароғи кории пуршаванда, чароғи сайёри кемпингӣвачароғи бисёрфунксионалӣАз навъи лампаи LED истифода баред. Барои фаҳмидани принсипи кори LED-и диодӣ, аввал бояд дониши асосии нимноқилҳоро дарк кард. Хусусиятҳои ноқилӣ дар маводҳои нимноқилӣ байни ноқилҳо ва изоляторҳо ҷойгиранд. Хусусиятҳои беназири он инҳоянд: вақте ки нимноқил аз ҷониби шароити рӯшноӣ ва гармии беруна ангехта мешавад, қобилияти ноқилӣ ба таври назаррас тағйир меёбад; Илова кардани миқдори ками ифлосӣ ба нимноқилҳои холис қобилияти онро барои гузаронидани барқ ​​ба таври назаррас зиёд мекунад. Кремний (Si) ва германий (Ge) нимноқилҳои маъмултарин дар электроникаи муосир мебошанд ва электронҳои берунии онҳо чортоанд. Вақте ки атомҳои кремний ё германий кристаллро ташкил медиҳанд, атомҳои ҳамсоя бо ҳамдигар ҳамкорӣ мекунанд, то электронҳои берунӣ аз ҷониби ду атом муштарак шаванд, ки сохтори пайванди ковалентиро дар кристалл ташкил медиҳад, ки сохтори молекулавӣ бо қобилияти маҳдудкунии кам дорад. Дар ҳарорати хонагӣ (300K), ангезиши гармӣ боиси он мегардад, ки баъзе электронҳои берунӣ энергияи кофӣ гиранд, то аз пайванди ковалентӣ ҷудо шаванд ва ба электронҳои озод табдил ёбанд, ин раванд ангезиши дохилӣ номида мешавад. Пас аз он ки электрон барои табдил шудан ба электрони озод озод мешавад, дар пайванди ковалентӣ як холӣ боқӣ мемонад. Ин холӣ сӯрох номида мешавад. Намуди зоҳирии сӯрохӣ хусусияти муҳимест, ки нимноқилро аз ноқил фарқ мекунад.

Вақте ки миқдори ками ифлосии панҷвалентӣ, ба монанди фосфор ба нимноқил илова карда мешавад, пас аз ташкили пайванди ковалентӣ бо дигар атомҳои нимноқил, он як электрони иловагӣ хоҳад дошт. Ин электрони иловагӣ танҳо барои халос шудан аз пайванд ва табдил ёфтан ба электрони озод ба энергияи хеле кам ниёз дорад. Ин навъи нимноқилии ифлосӣ нимноқилии электронӣ (нимноқилии навъи N) номида мешавад. Аммо, илова кардани миқдори ками ифлосиҳои элементии севалентӣ (ба монанди бор ва ғайра) ба нимноқилии дохилӣ, зеро он дар қабати берунӣ танҳо се электрон дорад, пас аз ташкили пайванди ковалентӣ бо атомҳои нимноқилии атроф, он дар кристалл холӣ эҷод мекунад. Ин навъи нимноқилии ифлосӣ нимноқилии сӯрохӣ (нимноқилии навъи P) номида мешавад. Вақте ки нимноқилҳои навъи N ва навъи P якҷоя карда мешаванд, дар консентратсияи электронҳои озод ва сӯрохиҳо дар пайванди онҳо фарқият ба вуҷуд меояд. Ҳам электронҳо ва ҳам сӯрохиҳо ба сӯи консентратсияи пасттар пароканда мешаванд ва ионҳои заряднок, вале ғайриҳаракат боқӣ мегузоранд, ки бетарафии электрикии аслии минтақаҳои навъи N ва навъи P-ро вайрон мекунанд. Ин зарраҳои зарядноки ғайриҳаракат аксар вақт зарядҳои фазоӣ номида мешаванд ва онҳо дар наздикии сарҳади минтақаҳои N ва P ҷамъ шуда, минтақаи хеле тунуки заряди фазоӣ ташкил медиҳанд, ки онро пайванди PN меноманд.

Вақте ки ба ҳарду нӯги пайванди PN шиддати самти рост татбиқ карда мешавад (шиддати мусбат ба як тарафи навъи P), сӯрохиҳо ва электронҳои озод дар атрофи якдигар ҳаракат мекунанд ва майдони электрикии дохилиро ба вуҷуд меоранд. Сипас сӯрохиҳои нав воридшуда бо электронҳои озод дубора якҷоя мешаванд ва баъзан энергияи зиёдатиро дар шакли фотонҳо, ки нурест, ки мо аз светодиодҳо мебарорем, хориҷ мекунанд. Чунин спектр нисбатан танг аст ва азбаски ҳар як мавод фосилаи гуногуни банд дорад, дарозии мавҷҳои фотонҳои хориҷшуда гуногунанд, аз ин рӯ рангҳои светодиодҳо аз рӯи маводҳои асосии истифодашуда муайян карда мешаванд.