Prinsip bercahaya LED

Semualampu kerja yang dapat diisi ulang, lampu berkemah portabelDanlampu depan multifungsimenggunakan jenis bohlam LED.Untuk memahami prinsip kerja dioda led, terlebih dahulu memahami pengetahuan dasar semikonduktor.Sifat konduktif bahan semikonduktor berada di antara konduktor dan isolator.Fitur uniknya adalah: ketika semikonduktor distimulasi oleh kondisi cahaya dan panas eksternal, kemampuan konduktifnya akan berubah secara signifikan;Menambahkan sejumlah kecil pengotor ke semikonduktor murni secara signifikan meningkatkan kemampuannya menghantarkan listrik.Silikon (Si) dan germanium (Ge) adalah semikonduktor yang paling umum digunakan dalam elektronik modern, dan elektron terluarnya berjumlah empat.Ketika atom silikon atau germanium membentuk kristal, atom-atom tetangganya berinteraksi satu sama lain, sehingga elektron terluar digunakan bersama oleh kedua atom tersebut, sehingga membentuk struktur ikatan kovalen dalam kristal, yaitu struktur molekul dengan kemampuan kendala yang kecil.Pada suhu kamar (300K), eksitasi termal akan membuat beberapa elektron terluar mendapat energi yang cukup untuk melepaskan diri dari ikatan kovalen dan menjadi elektron bebas, proses ini disebut eksitasi intrinsik.Setelah elektron tidak terikat menjadi elektron bebas, terjadi kekosongan pada ikatan kovalen.Kekosongan ini disebut lubang.Munculnya lubang merupakan ciri penting yang membedakan semikonduktor dari konduktor.

Ketika sejumlah kecil pengotor pentavalen seperti fosfor ditambahkan ke semikonduktor intrinsik, ia akan memiliki elektron tambahan setelah membentuk ikatan kovalen dengan atom semikonduktor lainnya.Elektron tambahan ini hanya membutuhkan energi yang sangat kecil untuk melepaskan ikatan dan menjadi elektron bebas.Semikonduktor pengotor semacam ini disebut semikonduktor elektronik (semikonduktor tipe-N).Namun, menambahkan sejumlah kecil pengotor unsur trivalen (seperti boron, dll.) ke semikonduktor intrinsik, karena hanya memiliki tiga elektron di lapisan terluar, setelah membentuk ikatan kovalen dengan atom semikonduktor di sekitarnya, akan menimbulkan kekosongan. dalam kristal.Semikonduktor pengotor semacam ini disebut semikonduktor lubang (semikonduktor tipe-P).Ketika semikonduktor tipe N dan tipe P digabungkan, terdapat perbedaan konsentrasi elektron bebas dan hole pada sambungannya.Baik elektron maupun hole berdifusi menuju konsentrasi yang lebih rendah, meninggalkan ion bermuatan tetapi tidak bergerak yang merusak netralitas listrik asli daerah tipe-N dan tipe-P.Partikel bermuatan yang tidak bergerak ini sering disebut muatan ruang, dan mereka terkonsentrasi di dekat antarmuka daerah N dan P untuk membentuk daerah muatan ruang yang sangat tipis, yang dikenal sebagai persimpangan PN.

Ketika tegangan bias maju diterapkan pada kedua ujung sambungan PN (tegangan positif pada salah satu sisi tipe-P), lubang dan elektron bebas bergerak mengelilingi satu sama lain, menciptakan medan listrik internal.Lubang yang baru disuntikkan kemudian bergabung kembali dengan elektron bebas, terkadang melepaskan energi berlebih dalam bentuk foton, yaitu cahaya yang kita lihat dipancarkan oleh LED.Spektrum seperti itu relatif sempit, dan karena setiap material memiliki celah pita yang berbeda, panjang gelombang foton yang dipancarkan pun berbeda, sehingga warna LED ditentukan oleh bahan dasar yang digunakan.