Kanuni ya mwanga ya LED

Wotetaa ya kazi inayoweza kurejeshwa, taa ya kambi inayoweza kusonganataa ya kichwa ya multifunctionaltumia aina ya balbu ya LED. Ili kuelewa kanuni ya diode inayoongozwa, kwanza kuelewa ujuzi wa msingi wa semiconductors. Mali ya conductive ya vifaa vya semiconductor ni kati ya conductors na insulators. Vipengele vyake vya pekee ni: wakati semiconductor inapochochewa na mwanga wa nje na hali ya joto, uwezo wake wa conductive utabadilika kwa kiasi kikubwa; Kuongeza kiasi kidogo cha uchafu kwa semiconductor safi huongeza kwa kiasi kikubwa uwezo wake wa kufanya umeme. Silicon (Si) na germanium (Ge) ndizo semiconductors zinazotumiwa sana katika umeme wa kisasa, na elektroni zao za nje ni nne. Wakati atomi za silicon au germanium huunda fuwele, atomi za jirani huingiliana, ili elektroni za nje zishirikiane na atomi mbili, ambayo huunda muundo wa dhamana ya fuwele, ambayo ni muundo wa Masi na uwezo mdogo wa kizuizi. Katika halijoto ya kawaida (300K), msisimko wa mafuta utafanya baadhi ya elektroni za nje kupata nishati ya kutosha kutengana na dhamana shirikishi na kuwa elektroni huru, mchakato huu unaitwa msisimko wa ndani. Baada ya elektroni kutofungwa na kuwa elektroni huru, nafasi inasalia katika dhamana ya ushirikiano. Nafasi hii inaitwa shimo. Kuonekana kwa shimo ni kipengele muhimu kinachofautisha semiconductor kutoka kwa conductor.

Wakati kiasi kidogo cha uchafu wa pentavalent kama vile fosforasi kinapoongezwa kwenye semicondukta ya asili, itakuwa na elektroni ya ziada baada ya kuunda kifungo cha ushirikiano na atomi nyingine za semiconductor. Elektroni hii ya ziada inahitaji tu nishati ndogo sana ili kuondokana na dhamana na kuwa elektroni ya bure. Aina hii ya semiconductor ya uchafu inaitwa semiconductor ya elektroniki (N-aina ya semiconductor). Walakini, kuongeza kiwango kidogo cha uchafu wa msingi wa trivalent (kama boroni, nk) kwa semiconductor ya ndani, kwa sababu ina elektroni tatu tu kwenye safu ya nje, baada ya kuunda dhamana ya ushirikiano na atomi za semiconductor zinazozunguka, itaunda nafasi. katika kioo. Aina hii ya semiconductor ya uchafu inaitwa semiconductor ya shimo (P-aina ya semiconductor). Wakati semiconductors ya aina ya N na P imeunganishwa, kuna tofauti katika mkusanyiko wa elektroni za bure na mashimo kwenye makutano yao. Elektroni na mashimo yote mawili yametawanyika kuelekea ukolezi wa chini, na kuacha nyuma ioni zilizochajiwa lakini zisizohamishika ambazo huharibu hali ya kutoegemea ya umeme ya maeneo ya aina ya N-aina na P. Chembe hizi za chaji zisizohamishika mara nyingi huitwa chaji za anga, na hujilimbikizia karibu na kiolesura cha maeneo ya N na P ili kuunda eneo jembamba sana la malipo ya angani, linalojulikana kama makutano ya PN.

Wakati voltage ya upendeleo wa mbele inatumiwa kwenye ncha zote mbili za makutano ya PN (voltage chanya kwa upande mmoja wa aina ya P), mashimo na elektroni za bure huzunguka kila mmoja, na kuunda uwanja wa ndani wa umeme. Mashimo mapya yaliyodungwa kisha huungana tena na elektroni za bure, wakati mwingine ikitoa nishati ya ziada kwa namna ya fotoni, ambayo ni mwanga tunaona unaotolewa na led. Wigo kama huo ni nyembamba, na kwa kuwa kila nyenzo ina pengo tofauti la bendi, urefu wa mawimbi ya picha zilizotolewa ni tofauti, kwa hivyo rangi za miongozo imedhamiriwa na nyenzo za msingi zinazotumiwa.