एलईडीचे प्रकाशमान तत्व

सर्वरिचार्जेबल वर्क लाईट, पोर्टेबल कॅम्पिंग लाईटआणिमल्टीफंक्शनल हेडलॅम्पएलईडी बल्ब प्रकार वापरा. ​​डायोड एलईडीचे तत्व समजून घेण्यासाठी, प्रथम सेमीकंडक्टरचे मूलभूत ज्ञान समजून घ्या. सेमीकंडक्टर पदार्थांचे वाहक गुणधर्म कंडक्टर आणि इन्सुलेटरमध्ये असतात. त्याची अद्वितीय वैशिष्ट्ये अशी आहेत: जेव्हा सेमीकंडक्टर बाह्य प्रकाश आणि उष्णतेच्या परिस्थितीमुळे उत्तेजित होतो तेव्हा त्याची वाहक क्षमता लक्षणीयरीत्या बदलते; शुद्ध सेमीकंडक्टरमध्ये थोड्या प्रमाणात अशुद्धता जोडल्याने त्याची वीज वाहक करण्याची क्षमता लक्षणीयरीत्या वाढते. सिलिकॉन (Si) आणि जर्मेनियम (Ge) हे आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक्समध्ये सर्वात जास्त वापरले जाणारे सेमीकंडक्टर आहेत आणि त्यांचे बाह्य इलेक्ट्रॉन चार आहेत. जेव्हा सिलिकॉन किंवा जर्मेनियम अणू एक क्रिस्टल बनवतात, तेव्हा शेजारील अणू एकमेकांशी संवाद साधतात, ज्यामुळे बाह्य इलेक्ट्रॉन दोन अणूंद्वारे सामायिक होतात, ज्यामुळे क्रिस्टलमध्ये सहसंयोजक बंध रचना तयार होते, जी कमी मर्यादा क्षमता असलेली आण्विक रचना आहे. खोलीच्या तपमानावर (300K), थर्मल उत्तेजनामुळे काही बाह्य इलेक्ट्रॉन सहसंयोजक बंधापासून वेगळे होऊन मुक्त इलेक्ट्रॉन बनण्यासाठी पुरेशी ऊर्जा मिळवतात, या प्रक्रियेला अंतर्गत उत्तेजना म्हणतात. इलेक्ट्रॉन मुक्त इलेक्ट्रॉन बनण्यासाठी अनबाउंड झाल्यानंतर, सहसंयोजक बंधात एक रिक्त जागा सोडली जाते. या रिक्त जागेला छिद्र म्हणतात. छिद्राचे स्वरूप हे एक महत्त्वाचे वैशिष्ट्य आहे जे अर्धवाहक आणि कंडक्टरमध्ये फरक करते.

जेव्हा फॉस्फरस सारखी पंचसंयोजक अशुद्धता थोड्या प्रमाणात आंतरिक अर्धवाहकात जोडली जाते, तेव्हा इतर अर्धवाहकांसोबत सहसंयोजक बंध तयार केल्यानंतर त्यात एक अतिरिक्त इलेक्ट्रॉन असतो. या अतिरिक्त इलेक्ट्रॉनला बंध काढून टाकण्यासाठी आणि मुक्त इलेक्ट्रॉन बनण्यासाठी खूप कमी ऊर्जा लागते. या प्रकारच्या अशुद्धता अर्धवाहकाला इलेक्ट्रॉनिक अर्धवाहका (N-प्रकार अर्धवाहका) म्हणतात. तथापि, आंतरिक अर्धवाहकात थोड्या प्रमाणात त्रिसंयोजक मूलद्रव्य अशुद्धता (जसे की बोरॉन इ.) जोडल्याने, बाह्य थरात फक्त तीन इलेक्ट्रॉन असल्याने, आसपासच्या अर्धवाहकांसोबत सहसंयोजक बंध तयार केल्यानंतर, ते क्रिस्टलमध्ये एक रिक्त जागा निर्माण करेल. या प्रकारच्या अशुद्धता अर्धवाहकाला होल सेमीकंडक्टर (P-प्रकार अर्धवाहका) म्हणतात. जेव्हा N-प्रकार आणि P-प्रकार अर्धवाहक एकत्र केले जातात, तेव्हा मुक्त इलेक्ट्रॉन आणि त्यांच्या जंक्शनवरील छिद्रांच्या एकाग्रतेत फरक असतो. इलेक्ट्रॉन आणि छिद्र दोन्ही कमी एकाग्रतेकडे पसरलेले असतात, ज्यामुळे चार्ज केलेले परंतु स्थिर आयन मागे राहतात जे N-प्रकार आणि P-प्रकार प्रदेशांची मूळ विद्युत तटस्थता नष्ट करतात. या स्थिर चार्ज केलेल्या कणांना अनेकदा स्पेस चार्ज म्हणतात आणि ते N आणि P क्षेत्रांच्या इंटरफेसजवळ केंद्रित होतात आणि स्पेस चार्जचा एक अतिशय पातळ प्रदेश तयार करतात, ज्याला PN जंक्शन म्हणून ओळखले जाते.

जेव्हा पीएन जंक्शनच्या दोन्ही टोकांना फॉरवर्ड बायस व्होल्टेज लावला जातो (पी-टाइपच्या एका बाजूला पॉझिटिव्ह व्होल्टेज), तेव्हा छिद्रे आणि मुक्त इलेक्ट्रॉन एकमेकांभोवती फिरतात, ज्यामुळे अंतर्गत विद्युत क्षेत्र तयार होते. नवीन इंजेक्ट केलेले छिद्र नंतर मुक्त इलेक्ट्रॉनसह पुन्हा एकत्रित होतात, कधीकधी फोटॉनच्या स्वरूपात अतिरिक्त ऊर्जा सोडतात, जो प्रकाश आपण एलईडीद्वारे उत्सर्जित होताना पाहतो. असा स्पेक्ट्रम तुलनेने अरुंद असतो आणि प्रत्येक पदार्थात वेगळा बँड गॅप असल्याने, उत्सर्जित होणाऱ्या फोटॉनची तरंगलांबी वेगळी असते, म्हणून एलईडीचे रंग वापरलेल्या मूलभूत पदार्थांद्वारे निश्चित केले जातात.