Что такое LED устройства и как оин работают?

Вы когда-нибудь задавали себе вопрос, как это маленькое электронное устройство, светодиод, излучает свет? По сравнению с гораздо менее эффективной лампой накаливания, которая производит свет путем преобразования электрической энергии в тепловую энергию, светодиоды непосредственно преобразуют электрическую энергию в световую энергию. За последние несколько лет использование светодиодов увеличилось в геометрической прогрессии. Это связано с тем, что светодиоды эффективны, легко регулируются, нетоксичны и гораздо более долговечны по сравнению с другими источниками света. Читайте об устройствах светодиодной балки и сферах ее применения на https://drivim.ru/ustrojstvo-svetodiodnoj-balki-i-sfery-ee-primeneniya/.

Но что такое светодиод и как он на самом деле работает?

Что такое светодиод?

Светодиод или светоизлучающий диод — это в основном тип диода, который специально разработан для излучения света. Он работает так же, как работает диод общего назначения или выпрямительный диод. Но то, что заставляет его излучать свет, — это используемый в нем полупроводниковый материал. Конструкция светодиода точно такая же, как у обычного диода с pn-переходом. Однако вместо кремния или германия светодиоды изготавливаются из сложных полупроводниковых материалов, таких как арсенид галлия, фосфид галлия и другие полупроводниковые материалы, которые излучают свет. Кремний наиболее широко используется в обычных диодах, поскольку он менее чувствителен к температуре. Однако он не выделяет энергию в виде света, а выделяет энергию в виде тепла, поэтому они не используются в светодиодах.

Как работает светодиод?

Итак, светодиод — это диод, поэтому, как и обычный диод, он может быть смещен в прямом или обратном направлении. Однако светодиод излучает свет только тогда, когда он находится в состоянии прямого смещения. Итак, сейчас давайте просто сосредоточимся на прямом смещении светодиода. Чтобы направить смещение светодиода, в основном вы просто подключаете его катодную клемму к отрицательной стороне внешнего напряжения смещения, а анодную клемму — к положительной стороне внешнего напряжения смещения.

Когда светодиод смещен вперед, свободные электроны из области n получают достаточно энергии, чтобы пересечь переход и рекомбинировать с дырками в области p. Первоначально свободные электроны из области n находятся в зоне проводимости, но когда они переходят в область p, они высвобождают энергию и попадают в дыру в валентной зоне. Для обычного кремниевого диода выделяемая энергия была бы в виде тепла. Но для полупроводниковых материалов, используемых в светодиодах, энергия, выделяющаяся при рекомбинации свободных электронов с дырками, имеет форму света.

С точки зрения энергетической диаграммы мы можем видеть, что прямое смещение светодиода сужает область истощения и позволяет свободным электронам пересекать переход. Когда свободные электроны пересекают переход и рекомбинируют с дырками, электроны выделяют энергию в виде света.