ВсеПерезаряжаемый рабочий фонарь, портативный походный фонарьимногофункциональный налобный фонарьиспользуйте светодиодную лампу. Чтобы понять принцип работы диода, сначала нужно понять базовые знания о полупроводниках. Проводящие свойства полупроводниковых материалов находятся между проводниками и изоляторами. Его уникальные особенности: когда полупроводник подвергается воздействию внешнего света и тепла, его проводящая способность значительно меняется; Добавление небольших количеств примесей в чистый полупроводник значительно увеличивает его способность проводить электричество. Кремний (Si) и германий (Ge) являются наиболее часто используемыми полупроводниками в современной электронике, и их внешние электроны четыре. Когда атомы кремния или германия образуют кристалл, соседние атомы взаимодействуют друг с другом, так что внешние электроны становятся общими для двух атомов, что образует структуру ковалентной связи в кристалле, которая представляет собой молекулярную структуру с небольшой ограничивающей способностью. При комнатной температуре (300 К) термическое возбуждение заставит некоторые внешние электроны получить достаточно энергии, чтобы оторваться от ковалентной связи и стать свободными электронами. Этот процесс называется собственным возбуждением. После того как электрон освобождается и становится свободным электроном, в ковалентной связи остается вакансия. Эта вакансия называется дырой. Внешний вид дырки – важная особенность, отличающая полупроводник от проводника.
Когда к собственному полупроводнику добавляется небольшое количество пятивалентной примеси, такой как фосфор, после образования ковалентной связи с другими атомами полупроводника у него появляется дополнительный электрон. Этому дополнительному электрону требуется лишь очень небольшая энергия, чтобы избавиться от связи и стать свободным электроном. Этот вид примесного полупроводника называется электронным полупроводником (полупроводник N-типа). Однако добавление небольшого количества трехвалентных элементарных примесей (таких как бор и т. д.) к собственному полупроводнику, поскольку он имеет только три электрона во внешнем слое, после образования ковалентной связи с окружающими атомами полупроводника создаст вакансию. в кристалле. Этот вид примесного полупроводника называется дырочным полупроводником (полупроводник P-типа). При объединении полупроводников N-типа и P-типа возникает разница в концентрации свободных электронов и дырок в их соединении. И электроны, и дырки диффундируют в сторону более низкой концентрации, оставляя после себя заряженные, но неподвижные ионы, которые разрушают первоначальную электронейтральность областей N-типа и P-типа. Эти неподвижные заряженные частицы часто называют пространственными зарядами, и они концентрируются вблизи границы раздела областей N и P, образуя очень тонкую область пространственного заряда, известную как PN-переход.
Когда к обоим концам PN-перехода прикладывается напряжение прямого смещения (положительное напряжение на одной стороне P-типа), дырки и свободные электроны движутся вокруг друг друга, создавая внутреннее электрическое поле. Вновь инжектированные дырки затем рекомбинируют со свободными электронами, иногда высвобождая избыточную энергию в виде фотонов — света, который мы видим, излучаемого светодиодами. Такой спектр относительно узок, а поскольку каждый материал имеет разную запрещенную зону, длины волн излучаемых фотонов различны, поэтому цвета светодиодов определяются основными используемыми материалами.
Время публикации: 12 мая 2023 г.