Bagaimana Kerja LED

2024 Pengarang: Sherilyn Boyd | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2023-12-16 09:39

Hari ini saya mengetahui bagaimana kerja LED. Sebuah LED atau "Diod Pemancar Cahaya" pada asasnya sebagai nama menggambarkan; ia adalah jenis khas diod yang secara khusus dioptimumkan untuk memberi cahaya, biasanya dalam spektrum visual atau inframerah, kerana elektrik dilalui.

Diod adalah sejenis semikonduktor khas yang mempunyai banyak kegunaan. Salah satu prinsip penggunaannya adalah untuk mengawal arah aliran elektrik. Jenis diod yang paling biasa melakukan ini dengan menggunakan sesuatu yang dipanggil "persimpangan p-n". Ini hanya cara mewah untuk mengatakan "sihir". 😉

Sebenarnya, dalam erti kata mudah, fikir Dr. Pepper boleh dibahagikan di tengah-tengah. Pada satu setengah anda telah membuat bahan semikonduktif yang anda telah menambah kekotoran sehingga ia mengandungi pembawa bermuatan negatif; pada asasnya banyak elektron. Kami kemudian memanggil bahagian ini sebagai "semikonduktor n-jenis". Pada separuh lagi anda melakukan perkara yang sama, kecuali anda telah memperkenalkan kekotoran yang mengandung pembawa bermuatan positif; pada dasarnya memikirkannya seperti sekumpulan lubang yang perlu dipenuhi oleh elektron. Kami memanggil bahagian ini sebagai "semikonduktor p-jenis".

Oleh itu, kita mempunyai satu semikonduktor n-jenis dan sebilangan semikonduktor p-jenis. Batasan antara kedua-dua ini dipanggil "simpang p-n". Di sinilah semua keajaiban berlaku. Ternyata arus konvensional akan bergerak dari satu sisi ke yang lain, tetapi tidak suka pergi ke arah yang bertentangan. Jadi, anda boleh gunakan ini untuk memastikan aliran elektrik hanya ke arah yang anda mahu dalam litar anda (antara banyak perkara lain, diod serius adalah berguna gila dalam pelbagai cara dan pelbagai diod khusus boleh melakukan beberapa perkara menarik lain, yang saya tidak akan masuk dalam artikel ini, tetapi mungkin akan kembali pada satu ketika. Secara umum, persimpangan ini berada di tengah-tengah hampir semua peranti elektronik semikonduktor).

Jadi, bagaimanakah diod ini diubahsuai untuk menghasilkan cahaya? Nah ternyata mereka tidak semestinya perlu diubah suai untuk menghasilkan satu bentuk sinaran cahaya. Walau bagaimanapun, diod piawai cenderung dibuat daripada bahan yang menyerap sebahagian besar radiasi cahaya yang diberikan dan yang lebih penting cenderung untuk tidak melepaskan cahaya dalam bentuk manusia yang dapat dilihat.

Apa yang berlaku di sini adalah, kerana elektrik melompat di persimpangan p-n, elektron dari "n-jenis" sampingan "mengisi lubang" di sisi "p-jenis". Semasa proses ini, elektron akhirnya mengubah keadaan mereka. Semasa perubahan keadaan ini, foton dipancarkan. Lebih khusus lagi apa yang berlaku ialah, apabila elektron bergerak mengelilingi nukleus atom, elektron dengan orbit yang berbeza mempunyai jumlah tenaga yang berlainan. Elektron dengan orbit lebih jauh dari nukleus mempunyai tenaga yang lebih besar dan lebih dekat mempunyai tenaga yang kurang.

Oleh itu, agar elektron menukar orbitnya, ia perlu kehilangan tenaga atau mendapatkan tenaga. Apa yang kita berminat dengan LED ialah elektron yang pergi dari orbit yang lebih tinggi ke orbit yang lebih rendah, dengan itu kehilangan tenaga dalam bentuk foton cahaya. Apabila elektron dari sisi n-jenis "mengisi lubang" di sisi p-jenis, mereka kemudian kehilangan tenaga dalam bentuk foton cahaya ini. Semakin melepaskan tenaga, semakin tinggi kekerapan foton cahaya yang dilepaskan, sehingga mengubah warna.

Sekiranya kekerapan berakhir dalam spektrum yang dilihat manusia (julat mata anda boleh lihat), maka anda akan melihat cahaya yang diberikan oleh LED. Jika tidak, seperti apabila diberikan dalam spektrum inframerah, maka anda tidak akan melihatnya. Tetapi ia masih boleh berguna, seperti dalam membolehkan anda mengubah saluran pada TV anda (LED inframerah biasanya digunakan dalam kawalan jauh TV anda di kalangan banyak tempat lain). Apabila anda menekan butang pada alat kawalan jauh anda, anda tidak melihat cahaya, tetapi penerima di TV anda dapat melihatnya dan boleh mentafsir apa yang dilihatnya dari LED inframerah.

Dalam LED, cahaya yang akhirnya terbentuk bergantung kepada bahan yang sedang digunakan dan arus yang dijalankan melaluinya. Cahaya dalam diod piawai mempunyai atom yang diatur supaya penurunan elektron dalam tenaga sangat pendek dan oleh itu kekerapan cahaya yang diberikan tidak dapat dilihat oleh mata kita, sebaliknya dalam inframerah. Oleh itu, hanya meletakkan, LED di mana anda dapat melihat cahaya diperbuat daripada bahan semikonduktor yang menghasilkan penurunan yang lebih besar dalam orbit elektron supaya kekerapan paket foton keluar dalam spektrum visual manusia. Mereka juga boleh direka bentuk supaya jumlah elektrik yang mengalir melalui mereka sebenarnya akan mengubah kejatuhan dan supaya anda boleh mempunyai LED pelbagai warna.

Fakta Bonus:

Diod adalah alat elektronik semikonduktor pertama.
Penemuan persimpangan p-n dikaitkan dengan ahli fizik Amerika Russell Ohl of Bell Laboratories.
"Sambungan p-n" ini bukan sekadar teras diod, tetapi juga blok bangunan hampir semua alat elektronik semikonduktor, seperti transistor, sel suria, litar bersepadu, dan sebagainya.
Proses menambah kekotoran kepada semikonduktor dipanggil "doping".
LED jauh lebih cekap daripada mentol lampu biasa "biasa" kerana hakikat bahawa mereka mengeluarkan hampir tiada haba; jadi peratusan yang lebih tinggi daripada elektrik yang digunakan pergi ke arah membuat cahaya, dan bukannya dalam mentol pijar di mana peratusan yang baik itu berakhir hanya membuat haba.
Fenomena cahaya yang dilepaskan sebagai hasil daripada larian semasa melalui peranti disebut "electroluminescence". Ini adalah berbeza daripada perkara-perkara seperti pelepasan cahaya kerana haba, yang dipanggil incandescence; atau cahaya melalui beberapa reaksi kimia, yang dipanggil chemiluminescence; dalam kalangan yang lain.
Electroluminescence telah ditemui oleh British Round H. Marconi Labs yang dilahirkan pada tahun 1907.