Tousla lampe de travail rechargeable, lampe de camping portativeetlampe frontale multifonctionnelleutilisez le type d’ampoule LED. Pour comprendre le principe de la diode LED, il faut d’abord comprendre les connaissances de base des semi-conducteurs. Les propriétés conductrices des matériaux semi-conducteurs se situent entre les conducteurs et les isolants. Ses caractéristiques uniques sont les suivantes : lorsque le semi-conducteur est stimulé par des conditions de lumière et de chaleur externes, sa capacité conductrice change 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 au nombre de 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 soient partagés par les deux atomes, ce qui forme la structure de liaison covalente dans le cristal, qui est une structure moléculaire avec peu de capacité de contrainte. À température ambiante (300 K), l'excitation thermique permettra à certains électrons externes d'obtenir 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 n’est plus lié pour devenir un électron libre, il reste un vide dans la liaison covalente. Cette vacance s'appelle un trou. L’apparence d’un trou est une caractéristique importante qui distingue un semi-conducteur d’un conducteur.
Lorsqu'une petite quantité d'impureté pentavalente telle que le phosphore est ajoutée au semi-conducteur intrinsèque, celui-ci aura un électron supplémentaire après avoir formé une liaison covalente avec d'autres atomes du semi-conducteur. 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 à impuretés est appelé semi-conducteur électronique (semi-conducteur de type N). Cependant, en ajoutant une petite quantité d'impuretés élémentaires trivalentes (telles que 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 semi-conducteurs environnants, cela créera un vide. dans le cristal. Ce type de semi-conducteur à impuretés est appelé semi-conducteur à trous (semi-conducteur de type P). Lorsque des semi-conducteurs de type N et de type P sont combinés, il existe une différence dans la concentration d’électrons libres et de trous à leur jonction. Les électrons et les trous sont diffusés vers la concentration la plus faible, laissant derrière eux des ions chargés mais immobiles qui détruisent la neutralité électrique originale des régions de type N et de type P. Ces particules chargées immobiles sont souvent appelées charges d'espace et elles sont concentrées près de l'interface des régions N et P pour former une région très fine de charge d'espace, 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 un 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 émis sont différentes, de sorte que les couleurs des LED sont déterminées par les matériaux de base utilisés.
Heure de publication : 12 mai 2023