Le principe lumineux de la LED

Tousle feu de travail rechargeable, lumière de camping portableetlampe frontale multifonctionnelleUtilisez le type d'ampoule LED. Pour comprendre le principe de la diode a conduit, d'abord à comprendre la connaissance de base des semi-conducteurs. Les propriétés conductrices des matériaux semi-conducteurs se trouvent entre les conducteurs et les isolateurs. Ses caractéristiques uniques sont: lorsque le semi-conducteur est stimulé par des conditions de lumière et de chaleur externes, sa capacité conductrice changera considérablement; L'ajout de petites quantités d'impuretés à un semi-conducteur pur augmente considérablement sa capacité à conduire l'électricité. Le silicium (SI) et le germanium (GE) sont les semi-conducteurs les plus couramment utilisés dans l'électronique moderne, et leurs électrons externes sont quatre. Lorsque des atomes de silicium ou de germanium forment un cristal, les atomes voisins interagissent les uns avec les autres, de sorte que les électrons externes deviennent partagés par les deux atomes, qui forme la structure de liaison covalente dans le cristal, qui est une structure moléculaire avec peu de capacité de contrainte. À température ambiante (300k), l'excitation thermique fera que certains électrons externes obtiennent suffisamment d'énergie pour se détacher de la liaison covalente et devenir des électrons libres, ce processus est appelé excitation intrinsèque. Une fois que l'électron est non lié pour devenir un électron libre, une vacance est laissée dans la liaison covalente. Cette vacance est appelée un trou. L'apparition d'un trou est une caractéristique importante qui distingue un semi-conducteur d'un conducteur.

Lorsqu'une petite quantité d'impuretés pentavalentes telles que le phosphore est ajoutée au semi-conducteur intrinsèque, il aura un électron supplémentaire après avoir formé une liaison covalente avec d'autres atomes de semi-conducteurs. Cet électron supplémentaire n'a besoin que d'une très petite énergie pour se débarrasser de la liaison et devenir un électron libre. Ce type de semi-conducteur d'impureté est appelé semi-conducteur électronique (semi-conducteur de type N). Cependant, en ajoutant une petite quantité d'impuretés élémentaires trivales (comme le bore, etc.) au semi-conducteur intrinsèque, car il n'a que trois électrons dans la couche externe, après avoir formé une liaison covalente avec les atomes de semi-conducteurs environnants, il créera un vacance dans le cristal. Ce type de semi-conducteur d'impureté est appelé semi-conducteur de trou (semi-conducteur de type P). Lorsque des semi-conducteurs de type N et de type P sont combinés, il y a une différence dans la concentration d'électrons libres et de trous à leur jonction. Les électrons et les trous sont diffusés vers la concentration inférieure, laissant des ions chargés mais immobiles qui détruisent la neutralité électrique d'origine des régions de type N et de type P. Ces particules chargées immobiles sont souvent appelées charges spatiales, et elles sont concentrées près de l'interface des régions N et P pour former une région très mince de charge d'espace, qui est connue sous le nom de jonction PN.

Lorsqu'une tension de polarisation directe est appliquée aux deux extrémités de la jonction PN (tension positive d'un côté du type P), les trous et les électrons libres se déplacent les uns autour des autres, créant un champ électrique interne. Les trous nouvellement injectés se recombinent ensuite avec les électrons libres, libérant parfois l'excès d'énergie sous forme de photons, qui est la lumière que nous voyons émise par les LED. Un tel spectre est relativement étroit, et comme chaque matériau a une bande interdite différente, les longueurs d'onde des photons émises sont différentes, de sorte que les couleurs des LED sont déterminées par les matériaux de base utilisés.