דער ליכטיקער פּרינציפּ פון LED

אַלעדי ריטשאַרדזשאַבאַל אַרבעט ליכט, פּאָרטאַטיוו קעמפּינג ליכטאוןמולטיפונקציאָנעל קאָפּלאַמפּניצט דעם טיפ LED לאָמפּ. כּדי צו פֿאַרשטיין דעם פּרינציפּ פֿון אַ דיאָד, דאַרף מען ערשט פֿאַרשטיין די גרונטלעכע וויסן וועגן האַלב-קאָנדוקטאָרן. די קאָנדוקטיוו אייגנשאַפֿטן פֿון האַלב-קאָנדוקטאָר מאַטעריאַלן זענען צווישן קאָנדוקטאָרן און איזאָלאַטאָרן. זיינע אייגנאַרטיקע פֿעיִקייטן זענען: ווען דער האַלב-קאָנדוקטאָר ווערט סטימולירט דורך עקסטערנע ליכט און היץ באַדינגונגען, וועט זיין קאָנדוקטיוו פֿעיִקייט זיך באַדייטנד ענדערן; צולייגן קליינע מאָסן פֿון אומריינקייטן צו אַ ריינעם האַלב-קאָנדוקטאָר פֿאַרגרעסערט באַדייטנד זיין פֿעיִקייט צו פֿירן עלעקטריע. סיליקאָן (Si) און דזשערמאַניאַם (Ge) זענען די מערסט אָפֿט געניצטע האַלב-קאָנדוקטאָרן אין מאָדערנער עלעקטראָניק, און זייערע אויסערלעכע עלעקטראָנען זענען פֿיר. ווען סיליקאָן אָדער דזשערמאַניאַם אַטאָמען פֿאָרמען אַ קריסטאַל, אינטעראַקטירן שכנים אַטאָמען איינער מיטן אַנדערן, אַזוי אַז די אויסערלעכע עלעקטראָנען ווערן געטיילט צווישן די צוויי אַטאָמען, וואָס פֿאָרמירט די קאָוואַלענטע בונד סטרוקטור אין דעם קריסטאַל, וואָס איז אַ מאָלעקולאַרע סטרוקטור מיט קליינע באַגרענעצונג פֿעיִקייט. ביי צימער טעמפּעראַטור (300K), וועט טערמישע אויפֿרעגונג מאַכן עטלעכע אויסערלעכע עלעקטראָנען באַקומען גענוג ענערגיע צו ברעכן זיך אָפּ פֿון דער קאָוואַלענטער בונד און ווערן פֿרײַע עלעקטראָנען, דעם פּראָצעס ווערט גערופֿן אינטרינסישע אויפֿרעגונג. נאָכדעם ווי דער עלעקטראָן ווערט אַנטבונדן צו ווערן אַ פֿרײַער עלעקטראָן, בלייבט אַ ליידיק אָרט אין דער קאָוואַלענטער בונד. די ליידיק אָרט ווערט גערופֿן אַ לאָך. די אויסזען פון אַ לאָך איז אַ וויכטיקע שטריך וואָס אונטערשיידט אַ האַלב-קאָנדוקטאָר פון אַ קאַנדאַקטער.

ווען מען לייגט צו א קליינע מאס פון פינף-וואלענטע אומריינקייט, ווי למשל פאספארוס, צום אינטרינסישן האלב-קאנדוקטאר, וועט ער האבן אן עקסטערע עלעקטראן נאכדעם וואס ער האט געשאפן א קאוואלענטע פארבינדונג מיט אנדערע האלב-קאנדוקטאר אטאמען. דער עקסטערער עלעקטראן דארף נאר זייער קליינע ענערגיע צו באפרייען זיך פון דער פארבינדונג און ווערן א פרייער עלעקטראן. די סארט אומריינקייט האלב-קאנדוקטאר ווערט גערופן עלעקטראנישער האלב-קאנדוקטאר (N-טיפ האלב-קאנדוקטאר). אבער, אויב מען לייגט צו א קליינע מאס פון דריי-וואלענטע עלעמענטארע אומריינקייטן (ווי באר, א.א.וו.) צום אינטרינסישן האלב-קאנדוקטאר, ווייל ער האט נאר דריי עלעקטראנען אין דער אויסערליכער שיכט, נאכדעם וואס ער האט געשאפן א קאוואלענטע פארבינדונג מיט די ארומיגע האלב-קאנדוקטאר אטאמען, וועט עס שאפן א ליידיגע פלאץ אין קריסטאל. די סארט אומריינקייט האלב-קאנדוקטאר ווערט גערופן לאך האלב-קאנדוקטאר (P-טיפ האלב-קאנדוקטאר). ווען מען קאמבינירט N-טיפ און P-טיפ האלב-קאנדוקטארן, איז דא אן אונטערשייד אין דער קאנצענטראציע פון ​​פרייע עלעקטראנען און לעכער ביי זייער צוזאמענקום. ביידע עלעקטראנען און לעכער ווערן פארשפרייט צו דער נידעריקער קאנצענטראציע, לאזנדיג איבער געלאדענע אבער נישט-באוועגלעכע יאנען וואס פארניכטן די ארגינעלע עלעקטרישע נייטראליטעט פון די N-טיפ און P-טיפ ראיאנען. די אומבאַוועגלעכע געלודענע פּאַרטיקלען ווערן אָפט גערופן פּלאַץ-לאָדונגען, און זיי זענען קאָנצענטרירט לעבן דעם גרענעץ פון די N און P געגנטן צו פאָרמירן אַ זייער דין געגנט פון פּלאַץ-לאָדונג, וואָס איז באַקאַנט ווי די PN דזשאַנקשאַן.

ווען א פארווערטס בייאַס וואָולטאַזש ווערט געווענדט צו ביידע ענדס פון די PN דזשאַנקשאַן (פּאָזיטיוו וואָולטאַזש צו איין זייט פון די P-טיפּ), די לעכער און פרייע עלעקטראָנען רירן זיך אַרום איינער דעם אַנדערן, שאַפֿנדיק אַן אינערלעכן עלעקטרישן פעלד. די ניי אינדזשעקטעד לעכער פאַרבינדן זיך דאַן מיט די פרייע עלעקטראָנען, מאַנטשמאָל באַפרייענדיק איבעריקע ענערגיע אין דער פאָרעם פון פאָטאָנען, וואָס איז די ליכט וואָס מיר זען ארויסגעלאָזט דורך LEDs. אַזאַ ספּעקטרום איז רעלאַטיוו שמאָל, און ווייל יעדער מאַטעריאַל האט אַן אַנדער באַנד גאַפּ, די כוואַליע לענג פון פאָטאָנען ארויסגעלאָזט זענען אַנדערש, אַזוי די פארבן פון LEDs זענען באַשטימט דורך די גרונט מאַטעריאַלן געניצט.