Allede oplaadbare werklamp, draagbare campinglampEnmultifunctionele koplampgebruik het type LED-lamp. Om het principe van diodegeleide te begrijpen, moet u eerst de basiskennis van halfgeleiders begrijpen. De geleidende eigenschappen van halfgeleidermaterialen liggen tussen geleiders en isolatoren. De unieke kenmerken zijn: wanneer de halfgeleider wordt gestimuleerd door extern licht en warmte, zal zijn geleidend vermogen aanzienlijk veranderen; Door kleine hoeveelheden onzuiverheden aan een zuivere halfgeleider toe te voegen, wordt het vermogen om elektriciteit te geleiden aanzienlijk vergroot. Silicium (Si) en germanium (Ge) zijn de meest gebruikte halfgeleiders in moderne elektronica, en hun buitenste elektronen zijn vier. Wanneer silicium- of germaniumatomen een kristal vormen, interageren aangrenzende atomen met elkaar, zodat de buitenste elektronen worden gedeeld door de twee atomen, wat de covalente bindingsstructuur in het kristal vormt, wat een moleculaire structuur is met weinig beperkingsvermogen. Bij kamertemperatuur (300 K) zorgt thermische excitatie ervoor dat sommige buitenste elektronen genoeg energie krijgen om los te komen van de covalente binding en vrije elektronen te worden. Dit proces wordt intrinsieke excitatie genoemd. Nadat het elektron is ongebonden om een vrij elektron te worden, blijft er een vacature over in de covalente binding. Deze vacature wordt een gat genoemd. Het uiterlijk van een gat is een belangrijk kenmerk dat een halfgeleider van een geleider onderscheidt.
Wanneer een kleine hoeveelheid vijfwaardige onzuiverheid, zoals fosfor, aan de intrinsieke halfgeleider wordt toegevoegd, zal deze een extra elektron hebben na het vormen van een covalente binding met andere halfgeleideratomen. Dit extra elektron heeft slechts een heel klein beetje energie nodig om van de binding af te komen en een vrij elektron te worden. Dit soort onzuiverheidshalfgeleider wordt elektronische halfgeleider (N-type halfgeleider) genoemd. Door echter een kleine hoeveelheid driewaardige elementaire onzuiverheden (zoals boor, enz.) aan de intrinsieke halfgeleider toe te voegen, omdat deze slechts drie elektronen in de buitenlaag heeft, zal er na het vormen van een covalente binding met de omringende halfgeleideratomen een vacature ontstaan. in het kristal. Dit soort onzuiverheidshalfgeleider wordt gatenhalfgeleider (P-type halfgeleider) genoemd. Wanneer N-type en P-type halfgeleiders worden gecombineerd, is er een verschil in de concentratie van vrije elektronen en gaten op hun kruising. Zowel elektronen als gaten worden naar de lagere concentratie gediffundeerd, waardoor geladen maar onbeweeglijke ionen achterblijven die de oorspronkelijke elektrische neutraliteit van de N-type en P-type gebieden vernietigen. Deze onbeweeglijk geladen deeltjes worden vaak ruimteladingen genoemd en zijn geconcentreerd nabij het grensvlak van de N- en P-gebieden om een zeer dun gebied van ruimtelading te vormen, dat bekend staat als de PN-overgang.
Wanneer een voorwaartse voorspanning wordt aangelegd aan beide uiteinden van de PN-overgang (positieve spanning aan één kant van het P-type), bewegen de gaten en vrije elektronen om elkaar heen, waardoor een intern elektrisch veld ontstaat. De nieuw geïnjecteerde gaten recombineren vervolgens met de vrije elektronen, waarbij soms overtollige energie vrijkomt in de vorm van fotonen, het licht dat we door leds zien worden uitgestraald. Zo'n spectrum is relatief smal, en omdat elk materiaal een andere bandafstand heeft, zijn de golflengten van de uitgezonden fotonen verschillend, zodat de kleuren van leds worden bepaald door de gebruikte basismaterialen.
Posttijd: 12 mei 2023