Het gebruik en de principeanalyse van light-emitting diodes

2021-12-28

Een light-emitting diode (LED) is een light-emitting display-apparaat gemaakt van halfgeleidermaterialen zoals galliumfosfide (GaP) dat elektrische energie direct kan omzetten in lichtenergie. Wanneer er een bepaalde stroom doorheen gaat, zal deze licht uitstralen.
Light-emitting diodes zijn ook gemaakt van PN-structuur zoals gewone diodes, en ze hebben ook unidirectionele geleidbaarheid. Het wordt veel gebruikt in verschillende elektronische circuits, huishoudelijke apparaten, meters en andere apparatuur voor indicatie van de voeding of niveau-indicatie.
(1) Light-emitting diodes worden gebruikt als indicatielampjes. Het typische toepassingscircuit van light-emitting diodes wordt getoond in de afbeelding. R is de stroombeperkende weerstand en I is de voorwaartse stroom door de lichtemitterende diode. De buisspanningsval van light-emitting diodes is over het algemeen groter dan die van gewone diodes, ongeveer 2V, en de voedingsspanning moet groter zijn dan de buisspanningsval om de light-emitting diodes normaal te laten werken.
Light-emitting diodes worden gebruikt in AC-stroomindicatorcircuits. VD1 is een gelijkrichtdiode, VD2 is een lichtemitterende diode, R is een stroombegrenzende weerstand en T is een vermogenstransformator.
(2) Lichtgevende dioden worden gebruikt als lichtgevende buizen. In infrarood afstandsbedieningen, infrarood draadloze hoofdtelefoons, infrarood alarmen en andere circuits, worden infrarood lichtgevende dioden gebruikt als lichtgevende buizen, VT is een schakelaar modulerende transistor en VD is een infrarood lichtgevende diode. De signaalbron stuurt en moduleert de VD door de VT, zodat de VD gemoduleerd infrarood licht naar buiten uitzendt.
Principeanalyse van light-emitting diodes
Het is een soort halfgeleiderdiode die elektrische energie kan omzetten in lichtenergie. De light-emitting diode is samengesteld uit een PN-junctie zoals de ontwikkelingsbuis van de gewone tweepolige LED-chip, en heeft ook een unidirectionele geleidbaarheid. Wanneer een voorwaartse spanning op de lichtemitterende diode wordt aangelegd, komen de gaten die van het P-gebied naar het N-gebied worden geïnjecteerd en de elektronen die van het N-gebied naar het P-gebied worden geïnjecteerd respectievelijk in contact met de elektronen in het N-gebied en de holtes. in het P-gebied binnen enkele microns van de PN-overgang. De gaten recombineren en produceren spontane emissiefluorescentie. De energietoestanden van elektronen en gaten in verschillende halfgeleidermaterialen zijn verschillend. Wanneer elektronen en gaten recombineren, is de vrijgekomen energie enigszins anders. Hoe meer energie er vrijkomt, hoe korter de golflengte van het uitgestraalde licht. Veelgebruikt zijn diodes die rood, groen of geel licht uitstralen. De omgekeerde doorslagspanning van de lichtemitterende diode is groter dan 5 volt. De voorwaartse volt-ampère-karakteristiek is erg steil en moet in serie worden gebruikt met een stroombegrenzende weerstand om de stroom door de diode te regelen. De stroombegrenzende weerstand R kan worden berekend met de volgende formule:
R=(Eï¼ UF)/IF

Waar E de voedingsspanning is, is UF de voorwaartse spanningsval van de LED en is IF de normale bedrijfsstroom van de LED. Het kerndeel van de lichtemitterende diode is een wafel bestaande uit een P-type halfgeleider en een N-type halfgeleider. Er is een overgangslaag tussen de P-type halfgeleider en de N-type halfgeleider, die een PN-overgang wordt genoemd. In de PN-overgang van bepaalde halfgeleidermaterialen, wanneer de geïnjecteerde minderheidsdragers en de meerderheidsdragers recombineren, komt de overtollige energie vrij in de vorm van licht, waardoor elektrische energie direct wordt omgezet in lichtenergie. Met sperspanning toegepast op de PN-overgang, is het moeilijk om minderheidsdragers te injecteren, dus het straalt geen licht uit. Dit soort diode gemaakt door injectie-elektroluminescentie-principe wordt light-emitting diode genoemd, algemeen bekend als LED. Wanneer het in een positieve werkende staat is (dat wil zeggen, aan beide uiteinden wordt een positieve spanning toegepast), wanneer de stroom van de LED-anode naar de kathode vloeit, zendt het halfgeleiderkristal licht uit met verschillende kleuren, van ultraviolet tot infrarood, en de intensiteit van het licht is gerelateerd aan de stroom.