Жарық диод - бұл арнайы диод. Кәдімгі диодтар сияқты, жарық шығаратын диодтар жартылай өткізгіш микросхемалардан тұрады. Бұл жартылай өткізгіш материалдар p және n құрылымдарын алу үшін алдын ала имплантацияланған немесе қоспаланған.
Басқа диодтар сияқты, жарық диодындағы ток p полюстен (анод) n полюске (катод) оңай ағып кетуі мүмкін, бірақ қарама-қарсы бағытта емес. Екі түрлі тасымалдаушы: саңылаулар мен электрондар электродтардан p және n құрылымдарына әртүрлі электродтық кернеулермен ағып кетеді. Саңылаулар мен электрондар кездесіп, қайта қосылса, электрондар төменірек энергетикалық деңгейге түсіп, фотондар түрінде энергияны босатады (фотондарды біз жиі жарық деп атаймыз).
Ол шығаратын жарықтың толқын ұзындығы (түсі) p және n құрылымдарын құрайтын жартылай өткізгіш материалдардың жолақ энергиясымен анықталады.
Кремний мен германий жанама жолақты материалдар болғандықтан, бөлме температурасында бұл материалдардағы электрондар мен саңылаулардың рекомбинациялануы радиациялық емес ауысу болып табылады. Мұндай ауысулар фотондарды босатпайды, бірақ энергияны жылу энергиясына айналдырады. Сондықтан кремний және германий диодтары жарық шығара алмайды (олар өте төмен меншікті температурада жарық шығарады, бұл арнайы бұрышта анықталуы керек және жарықтың жарықтығы анық емес).
Жарық диодтарында қолданылатын материалдардың барлығы тікелей жолақты материалдар болып табылады, сондықтан энергия фотондар түрінде шығарылады. Бұл тыйым салынған жолақ энергиялары жақын инфрақызыл, көрінетін немесе ультракүлгінге жақын жолақтардағы жарық энергиясына сәйкес келеді.
Бұл модель электромагниттік спектрдің инфрақызыл бөлігінде жарық шығаратын жарық диодты имитациялайды.
Дамудың бастапқы кезеңдерінде галлий арсениді (GaAs) қолданатын жарық диодтары тек инфрақызыл немесе қызыл жарық шығара алады. Материалтану ғылымының дамуымен жаңадан жасалған жарық диодтары жоғары және жоғары жиіліктегі жарық толқындарын шығара алады. Бүгінгі таңда әртүрлі түсті жарық диодтарын жасауға болады.
Диодтар әдетте N-типті субстратқа салынады, оның бетінде P-типті жартылай өткізгіш қабаты орналасады және электродтармен біріктіріледі. P-типті субстраттар сирек кездеседі, бірақ олар да қолданылады. Көптеген коммерциялық жарық шығаратын диодтар, әсіресе GaN/InGaN, сондай-ақ сапфир субстраттарын пайдаланады.
Жарықдиодтарды жасау үшін қолданылатын материалдардың көпшілігі өте жоғары сыну көрсеткіштеріне ие. Бұл жарық толқындарының көп бөлігі ауамен түйісетін жердегі материалға кері шағылысатынын білдіреді. Сондықтан жарық толқындарын алу жарық диодтары үшін маңызды тақырып болып табылады және көптеген зерттеулер мен әзірлемелер осы тақырыпқа бағытталған.
Жарық диодтары (жарық диодтары) мен қарапайым диодтар арасындағы негізгі айырмашылық олардың материалдары мен құрылымы болып табылады, бұл олардың электр энергиясын жарық энергиясына түрлендіру тиімділігінде айтарлықтай айырмашылықтарға әкеледі. Жарық диодтар неге жарық шығара алатындығын, ал қарапайым диодтар неге шығара алмайтынын түсіндіру үшін бірнеше негізгі ойлар берілген:
Әртүрлі материалдар:Жарық диодты шамдар галлий арсениді (GaAs), галий фосфиді (GaP), галий нитриді (GaN) және т.б. сияқты III-V жартылай өткізгіш материалдарды пайдаланады. Бұл материалдарда электрондардың тікелей секіріп, фотондарды (жарық) шығаруына мүмкіндік беретін тікелей диапазон бар. Кәдімгі диодтар әдетте жанама жолағы бар кремний немесе германийді пайдаланады, ал электронның секіруі негізінен жарық емес, жылу энергиясын шығару түрінде болады.
Әр түрлі құрылым:Жарық диодтарының құрылымы жарық шығаруды және шығаруды оңтайландыруға арналған. Жарықдиодты шамдар, әдетте, фотондардың генерациясын және шығарылуын ынталандыру үшін pn тоғысында арнайы қоспалар мен қабат құрылымдарын қосады. Кәдімгі диодтар токтың түзету функциясын оңтайландыруға арналған және жарықтың пайда болуына назар аудармайды.
Энергия диапазоны:Жарық диодты материалдың үлкен диапазондық энергиясы бар, бұл ауысу кезінде электрондар шығаратын энергия жарық түрінде пайда болу үшін жеткілікті жоғары екенін білдіреді. Кәдімгі диодтардың материалды диапазондық энергиясы аз, ал электрондар ауысқан кезде негізінен жылу түрінде бөлінеді.
Люминесценция механизмі:Жарық диодының pn түйісуі алға ығысу астында болғанда электрондар n аймағынан p аймағына жылжиды, саңылаулармен қайта біріктіріледі және жарық шығару үшін фотондар түріндегі энергияны шығарады. Кәдімгі диодтарда электрондар мен саңылаулардың рекомбинациясы негізінен радиациялық емес рекомбинация түрінде болады, яғни энергия жылу түрінде бөлінеді.
Бұл айырмашылықтар жарық диодтары жұмыс кезінде жарық шығаруға мүмкіндік береді, ал қарапайым диодтар мүмкін емес.
Бұл мақала Интернеттен алынған және авторлық құқық түпнұсқа авторға тиесілі
Жіберу уақыты: 01 тамыз 2024 ж