Zaloguj się
Wszystkie
5 kwietnia 2023
1129
Tło fizyczne
Pierwsze odkrycie świecenia półprzewodników
W latach dwudziestych XX wieku rosyjski inżynier radiowy Oleg Losev odkrył, że diody, których używał jako demodulatorów w swoich prymitywnych radiach AM, emitowały światło, gdy przepuszczał przez nie prąd. W 1927 roku opublikował swoje odkrycia w rosyjskim czasopiśmie. Jednak ze względu na ówczesne wydarzenia polityczne na świecie, jego praca pozostała niezauważona w naszej części świata. Nie tak dawno doczekał się jednak zasłużonej rehabilitacji. W kwietniu 2007 roku Losev został uhonorowany jako wynalazca diody LED w magazynie Nature Photonics.
Pierwsze praktycznie użyteczne diody LED
W 1961 roku pierwsza dioda LED oparta na GaAs została przypadkowo opracowana przez JR Biarda i G. Pittmana w ramach badań nad diodami warystorowymi. Rok później technologia ta została wykorzystana przez Texas Instruments i General Electric do wprowadzenia na rynek pierwszej diody LED na podczerwień: model SNX-100 był oferowany za 130,00 USD. Między innymi IBM wykorzystał tę diodę jako źródło światła w swoich czytnikach kart dziurkowanych.
W tym samym roku N. Holonyack Jr. opracował w General Electric pierwszą diodę LED emitującą widzialne światło czerwone. Zastosował GaAsP (Gallium Arsenide Phosphide) na podłożu GaAs.
Przez długi czas trzeba było się zadowolić diodami emitującymi tylko podczerwień i czerwień. W 1972 roku MG Craford zaprojektował pierwszą żółtą diodę LED w firmie Monsanto. Od tego momentu rozwój był bardzo szybki. Jeden kolor po drugim stawał się dostępny jako światło LED, a kulminacją było skonstruowanie białej diody LED w latach 90. przez Shuji Nakamurę.
Jak działa dioda LED
Jak to się dzieje, że dioda emituje światło? Aby to wyjaśnić, potrzebny jest dokładny wgląd w budowę materii na poziomie atomowym. Nie będziemy tego tutaj robić. W tym artykule wystarczy nam dość powierzchowne wyjaśnienie.
Dioda LED zawsze składa się z dwóch warstw półprzewodnikowych. Warstwa n zawiera nadmiar elektronów, warstwa p ma ich niedobór. Te dwie warstwy otrzymuje się przez dodanie do bardzo czystego półprzewodnika niewielkich ilości innych materiałów. Atomy tych zanieczyszczeń zostają włączone do siatki atomowej półprzewodnika. W ten sposób powstaje nadmiar i niedobór elektronów. Niedobór elektronów w warstwie p można rozumieć jako nadmiar dodatnich dziur. Gdy obie warstwy zetkną się ze sobą, różnice ładunków na warstwie granicznej wyrównują się. W miejscu, w którym warstwa p i warstwa n stykają się ze sobą, nadmiar elektronów w warstwie n wypełni dziury w warstwie p, tworząc strefę zubożenia.
Aby przez diodę mógł płynąć prąd, trzeba najpierw pokonać wewnętrzną barierę potencjału tej strefy zubożenia. Stąd na diodzie zawsze odkłada się napięcie, gdy przepływa przez nią prąd. Jeśli zwiększymy napięcie, prąd elektronowy będzie swobodnie płynął z warstwy n do warstwy p. W warstwie p część tych elektronów jest jednak przechwytywana przez dziury. Elektrony te uwalniają część swojej energii w postaci błysków światła. Wytworzone światło może przenikać przez cienką warstwę p. Natężenie światła zależy od natężenia prądu. Im silniejszy prąd, tym intensywniejsze światło.
Facebook
Twitter
Linkedin
Kup teraz
