(LED)(بخش سوم)

ال ای دی(LED) نوعی دیود(Diode) است:

یک دیود (Diode) ساده ترین نوع از ادوات نیمه هادی است کلاً یک نیمه هادی است که تغییر در قابلیت جریان دهی دارد. اغلب نیمه هادی ها از یک رسانای ضعیف که ناخالصی به آن افزوده شده به وجود می آید. فرایند افزودن ناخالصی دو پینگ نامیده می شود.

نیمه هادی نوع n: بعد از خالص نمودن صدر صد سیلسیم ( یکی از عناصر طبیعت ) به منظور تهیه نیمه هادی نوع n عناصری پنج ظرفیتی ( مدار آخرشان دارای پنج الکترون می باشد ) مانند آرسنیک و آنتی موان به صورت ناخالصی به سیلیکون خالص وارد می کنند مقدار این ناخالصی بسیار اندک است اما هدایت نیمه هادی را خیلی بالا می برد.

دلیل هدایت بیشتر نیمه هادی ساخته شده را باید در ساختمان اتمی کریستال جدید جستجو نمود زیرا هنگام وارد نمودن عناصر پنج ظرفیتی در کریستال سیلیکون اتم وارد شده مجبور به تبعیت از ساختمان مولکولی کریستال می باشد و هراتم از این عنصر به اجبار با چهار اتم سیلکون یک پیوند اشتراکی را ساخته مولکول جدیدی را می سازند که یک الکترون آزاد تولید کرده است و در نتیجه هدایت نیمه هادی ( چون الکترون آزاد گرفته است ) بیشتر می شود . این نیمه هادی ساخته شده جدید همان نیمه هادی نوع n می باشد .

نیمه هادی نوع p: برای ساخت نیمه هادی نوع p عناصر سه ظرفیتی مانند آلومینیوم و یا گالیم که در مدار آخرشان سه الکترون دارند و جزو عناصر سه ظرفیتی می باشند به صورت ناخالصی به کریستال سیلیکون وارد نموده عنصر وارده جدید نیز مجبور به اطاعت از ساختمان کریستالی می باشد و هر اتم از عنصر جدید با چهار اتم سیلیکون تشکیل یک مولکول جدید را می دهد، بنابراین مدار آخر پیوند جدید به جای هشت الکترون دارای هفت الکترون شده و یک جای خالی برای الکترون های آزاد در پیوند جدید درست می شود که به آن حفره گویند؛ حفره نیز خاصیت هدایت بیشتر را به نیمه هادی جدید که همان نیمه هادی نوع p است می دهد .

در مورد LED ها ماده رسانا نوعاً آلومینیوم گالیوم آرسناید است (AlGaAs) در آلومینیوم گالیوم آرسناید خالص تمام اتمها به طور کامل با همسایه هایش محدود شده است و هیچ الکترون آزادی برای هدایت جریان الکتریکی وجود ندارد. در ماده دوپینگ شده اتمهای الحاقی تعادل را به هم می زنند خواه افزایش الکترون یا حفره ها (جایی که الکترون می تواند برود ) هر یک از این ملحقات می تواند ماده را بیشتر رسانا کند یک نیمه هادی با الکترون اضافی نوع N نامیده می شود چرا که ذرات بار منفی دارد، در نوع N الکترون های آزاد از ناحیه شارژ منفی به ناحیه شارژ مثبت حرکت می کنند.

یک نیمه هادی با حفره های بیشتر ماده نوع P نامیده می شود چرا که ذرات بار شونده مثبت بیشتری دارد الکترونها می توانند از حفره ای به حفره دیگر حرکت کنند حرکت از ناحیه شارژ منفی به ناحیه شارژ مثبت در نتیجه حفره ها به نظر می آید که از ناحیه شارژ مثبت به ناحیه شارژ منفی حرکت می کنند.

یک دیود شامل یک بخش N متصل به بخش P است با الکترونهایی در هر طرف. این چینش الکترونها را فقط در یک جهت حرکت می دهد. وقتی هیچ ولتاژی اعمال نشود الکترونهای ماده نوع N سوراخهای ماده نوع P را در راستای اتصال بین لایه ها پر می کند و ناحیه تخلیه را ایجاد می کند. در ناحیه تخلیه ماده نیمه هادی به عایق خوبی تبدیل می شود و همه حفره ها پر می شوند و هیچ الکترون یا حفره ایی برای ایجاد جریان وجود ندارد.

ناحیه تخلیه

برای خلاصی از ناحیه تخلیه شما مجبورید تا الکترون را از ماده نوع N به ماده نوع P حرکت دهید و حفره ها برعکس٫ برای انجام این عمل شما باید طرف N دیود را به طرف منفی باطری و P را به طرف مثبت وصل کنید الکترون آزاد نوع N توسط الکترود منفی دفع و به الکترود مثبت کشیده می شوند حفره های ماده P معکوس این حرکت را انجام می دهند وقتی اختلاف ولتاژ بین دو الکترود به قدر کافی زیاد است الکترونهای ناحیه تخلیه از حفره هایشان جدا می شوند و دوباره شروع به حرکت آزادانه می کنند ناحیه تخلیه از بین می رود و جریان از دیود می گذرد.

بایاس مستقیم

اگر شما سعی کنید جریان را از مسیر دیگر عبور دهید با اتصال مثبت باطری به N و منفی به P جریان به دلیل ایجاد ناحیه تخلیه عبور نمی کند .

چطور یک دیود نور تولید می کند؟

نور شکلی از انرژی است، نور از اجزا بسیار ریزی به نام فتون تشکیل می شود، فتون ها انرژی و لختی دارند اما جرم ندارند در واقع فتونها در نتیجه حرکت الکترونها آزاد می شوند در یک اتم الکترونها در اوربیتالهایی دور هسته می چرخند الکترونهای اوربیتال های مختلف مقدار انرژی متفاوتی دارند، کلاً الکترونها با انرژی بیشتر در اوربیتالهای دورتر از هسته حرکت می کنند. برای یک الکترون برای پرش از یک اوربیتال پایین به بالا چیزی که باید بگیرد انرژی است برعکس الکترون وقتی از اوربیتال بالا به پایین می افتد انرژی آزاد می کند این انرژی به شکل فتون آزاد می شود، یک افت انرژی بیشتر فتون بیشتری آزاد می کند که با فرکانس بیشتر مشخص می شود. همان طور که در بخش قبل دیدیم الکترونهایی که از دیود عبور می کنند می توانند در حفره های لایه P بیفتند. این یک افت از باند رسانایی به اوربیتال پایین تر است بنابراین الکترونها انرژی به شکل فتون آزاد می کنند این در هر دیودی رخ می دهد اما فقط وقتی شما فتونها را می بینید که دیود از ماده خاصی ساخته شده باشد برای مثال اتمها در یک دیود سیلیکون استاندارد به نحوی چیده شده اند که افت الکترون فاصله کمی دارد بنابراین فرکانس فتونها به قدری کم است که با چشم انسان دیده نمی شود این در بخش مادون قرمز طیف نور است که لزوماً چیز بدی نیست البته LED های مادون قرمز برای کنترل های از راه دور مناسب اند .

دیود های منتشر کننده نور مرئی (VLEDs) مانند آنهایی که شماره های یک ساعت دیجیتال را روشن می کنند از ماده هایی با این خصوصیت ساخته شده اند که فاصله بین اوربیتال رسانایی آنها و اوربیتال پایین تر بیشتر است اندازه این فاصله فرکانس فتون را نشان می دهد به عبارت دیگر این فاصله رنگ نور را مشخص می کند.

در حالی که همه دیود ها نور آزاد می کنند اغلب آنها این کار را به طور موثری انجام نمی دهند یک دیود معمولی ماده نیمه رسانا خودش مقدار زیادی انرژی نوری جذب می کندال ای دی ها LED به نحوی ساخته می شوند که نور را در جهت خاصی متمرکز می کند.

ال ای دی ها LED  مزایای زیادی بر لامپهای معمولی دارند . یکی از آنها این است که آنها فیلامان ندارند که بسوزد بنابراین عمر طولانی دارند. به علاوه حباب پلاستیکی شان دوامشان را بیشتر می کند. و همچنین خیلی راحت در مدارهای الکترونیکی قرار می گیرند.

اما مزیت اصلی آنها کیفیت آنها است در مقایسه با لامپهای معمولی فرآیند تولید نور باعث تولید مقدار زیادی گرما نمی شود، فیلامانی برای گرم شدن ندارد برای تولید نور باید فیلامان گرم شود.

لایتینگ پلاس لایتینگ پلاس لایتینگ پلاس

چراغ LED، چراغ LED، چراغ LED

 

0 پاسخ

دیدگاهتان را بنویسید

می خواهید در گفت و گو شرکت کنید؟
خیالتان راحت باشد :)

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *