एलईडी का चमकदार सिद्धांत

सभीरिचार्जेबल कार्य प्रकाश, पोर्टेबल कैम्पिंग लाइटऔरबहुक्रियाशील हेडलैम्पLED बल्ब प्रकार का उपयोग करें. डायोड एलईडी के सिद्धांत को समझने के लिए सबसे पहले अर्धचालक के बुनियादी ज्ञान को समझें। अर्धचालक पदार्थों के प्रवाहकीय गुण कंडक्टर और इंसुलेटर के बीच होते हैं। इसकी अनूठी विशेषताएं हैं: जब अर्धचालक बाहरी प्रकाश और गर्मी की स्थिति से उत्तेजित होता है, तो इसकी प्रवाहकीय क्षमता महत्वपूर्ण रूप से बदल जाएगी; शुद्ध अर्धचालक में थोड़ी मात्रा में अशुद्धियाँ मिलाने से इसकी बिजली संचालित करने की क्षमता काफी बढ़ जाती है। आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक्स में सिलिकॉन (Si) और जर्मेनियम (Ge) सबसे अधिक उपयोग किए जाने वाले अर्धचालक हैं, और उनके बाहरी इलेक्ट्रॉन चार हैं। जब सिलिकॉन या जर्मेनियम परमाणु एक क्रिस्टल बनाते हैं, तो पड़ोसी परमाणु एक-दूसरे के साथ बातचीत करते हैं, जिससे बाहरी इलेक्ट्रॉन दो परमाणुओं द्वारा साझा हो जाते हैं, जो क्रिस्टल में सहसंयोजक बंधन संरचना बनाता है, जो थोड़ी बाधा क्षमता वाली आणविक संरचना है। कमरे के तापमान (300K) पर, थर्मल उत्तेजना से कुछ बाहरी इलेक्ट्रॉनों को सहसंयोजक बंधन से अलग होने और मुक्त इलेक्ट्रॉन बनने के लिए पर्याप्त ऊर्जा मिलेगी, इस प्रक्रिया को आंतरिक उत्तेजना कहा जाता है। इलेक्ट्रॉन के मुक्त इलेक्ट्रॉन बनने के लिए बंधनमुक्त होने के बाद, सहसंयोजक बंधन में एक रिक्ति रह जाती है। इस रिक्ति को छिद्र कहा जाता है। छेद की उपस्थिति एक महत्वपूर्ण विशेषता है जो अर्धचालक को कंडक्टर से अलग करती है।

जब आंतरिक अर्धचालक में थोड़ी मात्रा में फॉस्फोरस जैसी पेंटावेलेंट अशुद्धता जोड़ी जाती है, तो अन्य अर्धचालक परमाणुओं के साथ सहसंयोजक बंधन बनाने के बाद इसमें एक अतिरिक्त इलेक्ट्रॉन होगा। इस अतिरिक्त इलेक्ट्रॉन को बंधन से छुटकारा पाने और एक मुक्त इलेक्ट्रॉन बनने के लिए केवल बहुत कम ऊर्जा की आवश्यकता होती है। इस प्रकार के अशुद्ध अर्धचालक को इलेक्ट्रॉनिक अर्धचालक (एन-प्रकार अर्धचालक) कहा जाता है। हालाँकि, आंतरिक अर्धचालक में थोड़ी मात्रा में त्रिसंयोजक मौलिक अशुद्धियाँ (जैसे बोरान, आदि) जोड़ने से, क्योंकि इसकी बाहरी परत में केवल तीन इलेक्ट्रॉन होते हैं, आसपास के अर्धचालक परमाणुओं के साथ सहसंयोजक बंधन बनाने के बाद, यह एक रिक्ति पैदा करेगा क्रिस्टल में. इस प्रकार की अशुद्धता वाले अर्धचालक को छिद्रित अर्धचालक (पी-प्रकार अर्धचालक) कहा जाता है। जब एन-प्रकार और पी-प्रकार अर्धचालकों को संयोजित किया जाता है, तो उनके जंक्शन पर मुक्त इलेक्ट्रॉनों और छिद्रों की सांद्रता में अंतर होता है। इलेक्ट्रॉनों और छिद्रों दोनों को कम सांद्रता की ओर फैलाया जाता है, जिससे आवेशित लेकिन स्थिर आयन निकल जाते हैं जो एन-प्रकार और पी-प्रकार क्षेत्रों की मूल विद्युत तटस्थता को नष्ट कर देते हैं। इन स्थिर आवेशित कणों को अक्सर अंतरिक्ष आवेश कहा जाता है, और वे अंतरिक्ष आवेश का एक बहुत पतला क्षेत्र बनाने के लिए एन और पी क्षेत्रों के इंटरफ़ेस के पास केंद्रित होते हैं, जिसे पीएन जंक्शन के रूप में जाना जाता है।

जब पीएन जंक्शन के दोनों सिरों पर फॉरवर्ड बायस वोल्टेज (पी-प्रकार के एक तरफ सकारात्मक वोल्टेज) लगाया जाता है, तो छेद और मुक्त इलेक्ट्रॉन एक दूसरे के चारों ओर घूमते हैं, जिससे एक आंतरिक विद्युत क्षेत्र बनता है। नए इंजेक्ट किए गए छेद फिर मुक्त इलेक्ट्रॉनों के साथ पुनः संयोजित होते हैं, कभी-कभी फोटॉन के रूप में अतिरिक्त ऊर्जा छोड़ते हैं, जो कि वह प्रकाश है जिसे हम एलईडी द्वारा उत्सर्जित देखते हैं। ऐसा स्पेक्ट्रम अपेक्षाकृत संकीर्ण होता है, और चूंकि प्रत्येक सामग्री में एक अलग बैंड गैप होता है, उत्सर्जित फोटॉनों की तरंग दैर्ध्य अलग-अलग होती है, इसलिए एलईडी के रंग उपयोग की जाने वाली मूल सामग्रियों द्वारा निर्धारित होते हैं।