Prinsip cahaya LED

Sadayanalampu kerja anu tiasa dicas ulang, lampu kémping portabeljeunglampu utama multifungsiAnggo jinis bohlam LED. Pikeun ngartos prinsip dioda led, mimitina ngartos pangaweruh dasar ngeunaan semikonduktor. Sipat konduktif bahan semikonduktor aya antara konduktor sareng insulator. Fitur unikna nyaéta: nalika semikonduktor dirangsang ku kaayaan cahaya sareng panas éksternal, kamampuan konduktifna bakal robih sacara signifikan; Nambahkeun sajumlah leutik pangotor kana semikonduktor murni sacara signifikan ningkatkeun kamampuanna pikeun ngalirkeun listrik. Silikon (Si) sareng germanium (Ge) mangrupikeun semikonduktor anu paling umum dianggo dina éléktronika modéren, sareng éléktron luarna aya opat. Nalika atom silikon atanapi germanium ngabentuk kristal, atom tatangga silih berinteraksi, supados éléktron luar dibagi ku dua atom, anu ngabentuk struktur beungkeut kovalén dina kristal, nyaéta struktur molekul kalayan kamampuan kendala anu sakedik. Dina suhu kamar (300K), eksitasi termal bakal ngajantenkeun sababaraha éléktron luar kéngingkeun énergi anu cekap pikeun megatkeun tina beungkeut kovalén sareng janten éléktron bébas, prosés ieu disebut eksitasi intrinsik. Saatos éléktron henteu kaiket janten éléktron bébas, aya lowongan dina beungkeut kovalén. Lowongan ieu disebut liang. Penampilan liang mangrupikeun fitur penting anu ngabédakeun semikonduktor tina konduktor.

Nalika saeutik pangotor pentavalen sapertos fosfor ditambahkeun kana semikonduktor intrinsik, éta bakal ngagaduhan éléktron tambahan saatos ngabentuk beungkeut kovalén sareng atom semikonduktor sanés. Éléktron tambahan ieu ngan ukur peryogi énergi anu alit pisan pikeun miceun beungkeut sareng janten éléktron bébas. Semikonduktor jinis pangotor ieu disebut semikonduktor éléktronik (semikonduktor tipe-N). Nanging, nambihan sakedik pangotor unsur trivalen (sapertos boron, jsb.) kana semikonduktor intrinsik, sabab ngan ukur ngagaduhan tilu éléktron dina lapisan luar, saatos ngabentuk beungkeut kovalén sareng atom semikonduktor di sakurilingna, éta bakal nyiptakeun lowongan dina kristal. Semikonduktor jinis pangotor ieu disebut semikonduktor liang (semikonduktor tipe-P). Nalika semikonduktor tipe-N sareng tipe-P digabungkeun, aya bédana dina konsentrasi éléktron bébas sareng liang dina sambunganna. Duanana éléktron sareng liang disebarkeun ka arah konsentrasi anu langkung handap, nyésakeun ion anu dieusi tapi teu obah anu ngancurkeun nétralitas listrik asli tina daérah tipe-N sareng tipe-P. Partikel-partikel muatan anu teu obah ieu sering disebut muatan rohangan, sareng éta ngumpul di deukeut antarmuka daérah N sareng P pikeun ngabentuk daérah muatan rohangan anu ipis pisan, anu katelah sambungan PN.

Nalika tegangan bias maju diterapkeun ka dua tungtung sambungan PN (tegangan positif ka hiji sisi tipe-P), liang sareng éléktron bébas silih obah, nyiptakeun médan listrik internal. Liang anu nembé diinjeksi teras ngahiji deui sareng éléktron bébas, sakapeung ngaleupaskeun énergi anu kaleuleuwihi dina bentuk foton, nyaéta cahaya anu urang tingali dipancarkeun ku led. Spéktrum sapertos kitu relatif sempit, sareng kumargi unggal bahan gaduh celah pita anu béda, panjang gelombang foton anu dipancarkeun béda-béda, janten warna led ditangtukeun ku bahan dasar anu dianggo.