एलईडी का चमकदार सिद्धांत

सभीरिचार्जेबल काम प्रकाश, पोर्टेबल कैंपिंग लाइटऔरबहुमुखी हेडलैम्पएलईडी बल्ब प्रकार का उपयोग करें। डायोड एलईडी के सिद्धांत को समझने के लिए, पहले अर्धचालकों के बुनियादी ज्ञान को समझने के लिए। अर्धचालक सामग्री के प्रवाहकीय गुण कंडक्टर और इंसुलेटर के बीच हैं। इसकी अनूठी विशेषताएं हैं: जब अर्धचालक बाहरी प्रकाश और गर्मी की स्थिति से प्रेरित होता है, तो इसकी प्रवाहकीय क्षमता काफी बदल जाएगी; एक शुद्ध अर्धचालक में छोटी मात्रा में अशुद्धियों को जोड़ने से बिजली का संचालन करने की क्षमता काफी बढ़ जाती है। सिलिकॉन (एसआई) और जर्मेनियम (जीई) आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक्स में सबसे अधिक इस्तेमाल 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, ताकि बाहरी इलेक्ट्रॉनों को दो परमाणुओं द्वारा साझा किया जाए, जो क्रिस्टल में सहसंयोजक बंधन संरचना बनाता है, जो थोड़ी बाधा क्षमता के साथ एक आणविक संरचना है। कमरे के तापमान (300k) पर, थर्मल उत्तेजना कुछ बाहरी इलेक्ट्रॉनों को सहसंयोजक बंधन से दूर करने और मुक्त इलेक्ट्रॉन बनने के लिए पर्याप्त ऊर्जा प्राप्त करेगी, इस प्रक्रिया को आंतरिक उत्तेजना कहा जाता है। इलेक्ट्रॉन एक मुक्त इलेक्ट्रॉन बनने के लिए अनबाउंड होने के बाद, सहसंयोजक बंधन में एक रिक्ति छोड़ दी जाती है। इस रिक्ति को एक छेद कहा जाता है। एक छेद की उपस्थिति एक महत्वपूर्ण विशेषता है जो एक अर्धचालक को एक कंडक्टर से अलग करती है।

जब फॉस्फोरस जैसे पेंटावलेंट अशुद्धता की एक छोटी मात्रा को आंतरिक अर्धचालक में जोड़ा जाता है, तो अन्य अर्धचालक परमाणुओं के साथ सहसंयोजक बंधन बनाने के बाद एक अतिरिक्त इलेक्ट्रॉन होगा। इस अतिरिक्त इलेक्ट्रॉन को केवल बॉन्ड से छुटकारा पाने और एक मुक्त इलेक्ट्रॉन बनने के लिए बहुत छोटी ऊर्जा की आवश्यकता होती है। इस तरह की अशुद्धता अर्धचालक को इलेक्ट्रॉनिक सेमीकंडक्टर (एन-प्रकार सेमीकंडक्टर) कहा जाता है। हालांकि, आंतरिक अर्धचालक के लिए एक छोटी सी मात्रा में मौलिक अशुद्धियों (जैसे बोरॉन, आदि) को जोड़ना, क्योंकि इसमें बाहरी परत में केवल तीन इलेक्ट्रॉन होते हैं, आसपास के अर्धचालक परमाणुओं के साथ एक सहसंयोजक बंधन बनाने के बाद, यह क्रिस्टल में एक रिक्ति बनाएगा। इस तरह की अशुद्धता अर्धचालक को होल सेमीकंडक्टर (पी-प्रकार सेमीकंडक्टर) कहा जाता है। जब एन-टाइप और पी-टाइप अर्धचालक को जोड़ा जाता है, तो उनके जंक्शन पर मुक्त इलेक्ट्रॉनों और छेदों की एकाग्रता में अंतर होता है। दोनों इलेक्ट्रॉनों और छेदों को निचले एकाग्रता की ओर फैलाया जाता है, जो चार्ज लेकिन इमोबाइल आयनों को पीछे छोड़ देता है जो एन-टाइप और पी-प्रकार के क्षेत्रों के मूल विद्युत तटस्थता को नष्ट करते हैं। इन इमोबाइल चार्ज किए गए कणों को अक्सर स्पेस चार्ज कहा जाता है, और वे अंतरिक्ष चार्ज 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 एक फॉरवर्ड बायस वोल्टेज पीएन जंक्शन (पी-टाइप के एक तरफ सकारात्मक वोल्टेज) के दोनों सिरों पर लागू होता 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 पुनर्संयोजन करते हैं, कभी -कभी फोटॉनों के रूप में अतिरिक्त ऊर्जा जारी करते हैं, जो कि 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, इसलिए उत्सर्जित फोटॉनों की तरंग दैर्ध्य अलग -अलग होते हैं, इसलिए एलईडी के रंगों का उपयोग मूल सामग्री द्वारा निर्धारित किया जाता है।