किन एलईडी प्रकाश उत्सर्जन गर्न सक्छ?

प्रकाश उत्सर्जक डायोड एक विशेष डायोड हो। साधारण डायोडहरू जस्तै, प्रकाश-उत्सर्जक डायोडहरू अर्धचालक चिपहरूबाट बनेका हुन्छन्। यी अर्धचालक सामग्रीहरू p र n संरचनाहरू उत्पादन गर्न पूर्व प्रत्यारोपण वा डोप गरिएका छन्।

अन्य डायोडहरू जस्तै, प्रकाश-उत्सर्जक डायोडमा प्रवाह सजिलै p पोल (एनोड) बाट n पोल (क्याथोड) मा प्रवाह गर्न सक्छ, तर विपरीत दिशामा होइन। दुई फरक क्यारियरहरू: प्वालहरू र इलेक्ट्रोनहरू इलेक्ट्रोडबाट विभिन्न इलेक्ट्रोड भोल्टेजहरू अन्तर्गत p र n संरचनाहरूमा प्रवाह हुन्छन्। जब प्वालहरू र इलेक्ट्रोनहरू मिल्छन् र पुन: मिल्छन्, इलेक्ट्रोनहरू कम ऊर्जा स्तरमा खस्छन् र फोटनको रूपमा ऊर्जा छोड्छन् (फोटोनहरू जसलाई हामी प्राय: प्रकाश भन्छौं)।

यसले उत्सर्जित प्रकाशको तरंगदैर्ध्य (रङ) अर्धचालक सामग्रीहरूको ब्यान्डग्याप ऊर्जाद्वारा निर्धारण गरिन्छ जसले p र n संरचनाहरू बनाउँछ।

सिलिकन र जर्मेनियम अप्रत्यक्ष ब्यान्डग्याप सामग्रीहरू हुनाले, कोठाको तापक्रममा, यी सामग्रीहरूमा इलेक्ट्रोन र प्वालहरूको पुन: संयोजन गैर-विकिरणीय संक्रमण हो। त्यस्ता ट्रान्जिसनहरूले फोटानहरू रिलिज गर्दैन, तर ऊर्जालाई ताप ऊर्जामा रूपान्तरण गर्दछ। त्यसकारण, सिलिकन र जर्मेनियम डायोडहरूले प्रकाश उत्सर्जन गर्न सक्दैनन् (तिनीहरूले धेरै कम विशिष्ट तापमानमा प्रकाश उत्सर्जन गर्नेछन्, जुन विशेष कोणमा पत्ता लगाउनुपर्दछ, र प्रकाशको चमक स्पष्ट छैन)।

प्रकाश-उत्सर्जक डायोडहरूमा प्रयोग हुने सामग्रीहरू सबै प्रत्यक्ष ब्यान्डग्याप सामग्रीहरू हुन्, त्यसैले ऊर्जा फोटानको रूपमा जारी हुन्छ। यी निषिद्ध ब्यान्ड ऊर्जाहरू नजिकको इन्फ्रारेड, दृश्यात्मक, वा नजिकको पराबैंगनी ब्यान्डहरूमा प्रकाश ऊर्जासँग मेल खान्छ।

यो मोडेलले इलेक्ट्रोम्याग्नेटिक स्पेक्ट्रमको इन्फ्रारेड भागमा प्रकाश उत्सर्जन गर्ने एलईडी सिमुलेट गर्छ।

विकासको प्रारम्भिक चरणहरूमा, ग्यालियम आर्सेनाइड (GaAs) को प्रयोग गरेर प्रकाश उत्सर्जन गर्ने डायोडले इन्फ्रारेड वा रातो बत्ती मात्र उत्सर्जन गर्न सक्छ। सामग्री विज्ञानको विकासको साथ, नयाँ विकसित प्रकाश-उत्सर्जक डायोडहरूले उच्च र उच्च आवृत्तिहरूसँग प्रकाश तरंगहरू उत्सर्जन गर्न सक्छन्। आज, विभिन्न रंगहरु को प्रकाश उत्सर्जक डायोड बनाउन सकिन्छ।

डायोडहरू सामान्यतया एन-टाइप सब्सट्रेटमा निर्माण गरिन्छ, यसको सतहमा P-प्रकार अर्धचालकको तह जम्मा हुन्छ र इलेक्ट्रोडहरूसँग जोडिएको हुन्छ। P-प्रकार सब्सट्रेटहरू कम सामान्य छन्, तर पनि प्रयोग गरिन्छ। धेरै व्यावसायिक प्रकाश उत्सर्जक डायोडहरू, विशेष गरी GaN/InGaN, पनि नीलमणि सब्सट्रेटहरू प्रयोग गर्छन्।

LEDs बनाउन प्रयोग हुने अधिकांश सामग्रीहरूमा धेरै उच्च अपवर्तक सूचकांकहरू छन्। यसको मतलब यो हो कि अधिकांश प्रकाश तरंगहरू हावासँग इन्टरफेसमा सामग्रीमा परावर्तित हुन्छन्। तसर्थ, प्रकाश तरंग निकासी LEDs को लागी एक महत्वपूर्ण विषय हो, र धेरै अनुसन्धान र विकास यस विषयमा केन्द्रित छ।

LEDs (प्रकाश उत्सर्जन गर्ने डायोड) र साधारण डायोडहरू बीचको मुख्य भिन्नता तिनीहरूको सामग्री र संरचना हो, जसले विद्युत ऊर्जालाई प्रकाश ऊर्जामा रूपान्तरण गर्न तिनीहरूको दक्षतामा महत्त्वपूर्ण भिन्नताहरू निम्त्याउँछ। LED ले प्रकाश उत्सर्जन गर्न सक्छ र साधारण डायोडले गर्न सक्दैन भनेर व्याख्या गर्न यहाँ केही मुख्य बुँदाहरू छन्:

विभिन्न सामग्री:LEDs ले ग्यालियम आर्सेनाइड (GaAs), ग्यालियम फस्फाइड (GaP), ग्यालियम नाइट्राइड (GaN), आदि जस्ता III-V अर्धचालक सामग्रीहरू प्रयोग गर्दछ। यी सामग्रीहरूमा प्रत्यक्ष ब्यान्डग्याप हुन्छ, जसले इलेक्ट्रोनहरूलाई सीधै उफ्रिन र फोटनहरू (प्रकाश) छोड्न अनुमति दिन्छ। साधारण डायोडहरूले सामान्यतया सिलिकन वा जर्मेनियम प्रयोग गर्दछ, जसमा अप्रत्यक्ष ब्यान्डग्याप हुन्छ, र इलेक्ट्रोन जम्प मुख्यतया प्रकाशको सट्टा ताप ऊर्जा रिलीजको रूपमा हुन्छ।

विभिन्न संरचना:LEDs को संरचना प्रकाश उत्पादन र उत्सर्जन अनुकूलन गर्न डिजाइन गरिएको छ। LEDs ले सामान्यतया pn जंक्शनमा विशेष डोपेन्टहरू र तह संरचनाहरू थप्छ जसले फोटोनको उत्पादन र रिलीजलाई बढावा दिन्छ। साधारण डायोडहरू हालको सुधार कार्यलाई अनुकूलन गर्न डिजाइन गरिएको हो र प्रकाशको उत्पादनमा ध्यान केन्द्रित गर्दैन।

ऊर्जा ब्यान्डग्याप:LED को सामग्रीमा ठूलो ब्यान्डग्याप ऊर्जा छ, जसको मतलब संक्रमणको समयमा इलेक्ट्रोनहरू द्वारा जारी ऊर्जा प्रकाशको रूपमा देखा पर्न पर्याप्त छ। साधारण डायोडहरूको सामग्री ब्यान्डग्याप ऊर्जा सानो छ, र इलेक्ट्रोनहरू मुख्यतया तापको रूपमा रिलीज हुन्छन् जब तिनीहरू संक्रमण गर्छन्।

ल्युमिनेसेन्स मेकानिजम:जब LED को pn जंक्शन फर्वार्ड बायस अन्तर्गत हुन्छ, इलेक्ट्रोनहरू n क्षेत्रबाट p क्षेत्रमा सर्छन्, प्वालहरूसँग पुन: जोडिन्छन्, र प्रकाश उत्पन्न गर्न फोटोनको रूपमा ऊर्जा छोड्छन्। साधारण डायोडहरूमा, इलेक्ट्रोन र प्वालहरूको पुन: संयोजन मुख्यतया गैर-विकिरणीय पुनर्संयोजनको रूपमा हुन्छ, अर्थात्, ऊर्जा तापको रूपमा जारी हुन्छ।

यी भिन्नताहरूले LED लाई काम गर्दा प्रकाश उत्सर्जन गर्न अनुमति दिन्छ, जबकि साधारण डायोडहरूले सक्दैनन्।

यो लेख इन्टरनेटबाट आएको हो र प्रतिलिपि अधिकार मूल लेखकको हो