Mae deuod allyrru golau yn ddeuod arbennig. Fel deuodau cyffredin, mae deuodau allyrru golau yn cynnwys sglodion lled-ddargludyddion. Mae'r deunyddiau lled-ddargludyddion hyn yn cael eu rhag-blannu neu eu dopio i gynhyrchu strwythurau p ac n.
Fel deuodau eraill, gall y cerrynt yn y deuod allyrru golau lifo'n hawdd o'r polyn p (anod) i'r polyn n (catod), ond nid i'r cyfeiriad arall. Dau gludwr gwahanol: mae tyllau ac electronau yn llifo o'r electrodau i'r strwythurau p ac n o dan wahanol folteddau electrod. Pan fydd tyllau ac electronau'n cyfarfod ac yn ailgyfuno, mae'r electronau'n disgyn i lefel egni is ac yn rhyddhau egni ar ffurf ffotonau (ffotonau yw'r hyn rydyn ni'n ei alw'n aml yn olau).
Mae tonfedd (lliw) y golau y mae'n ei allyrru yn cael ei bennu gan egni bandgap y deunyddiau lled-ddargludyddion sy'n ffurfio'r strwythurau p ac n.
Gan fod silicon a germaniwm yn ddeunyddiau bandgap anuniongyrchol, ar dymheredd ystafell, mae ailgyfuno electronau a thyllau yn y deunyddiau hyn yn drawsnewidiad nad yw'n ymbelydrol. Nid yw trawsnewidiadau o'r fath yn rhyddhau ffotonau, ond yn trosi ynni yn ynni gwres. Felly, ni all deuodau silicon a germaniwm allyrru golau (byddant yn allyrru golau ar dymheredd penodol isel iawn, y mae'n rhaid ei ganfod ar ongl arbennig, ac nid yw disgleirdeb y golau yn amlwg).
Mae'r deunyddiau a ddefnyddir mewn deuodau allyrru golau i gyd yn ddeunyddiau bandgap uniongyrchol, felly mae'r egni'n cael ei ryddhau ar ffurf ffotonau. Mae'r egni bandiau gwaharddedig hyn yn cyfateb i'r egni golau yn y bandiau bron isgoch, gweladwy neu bron-uwchfioled.
Mae'r model hwn yn efelychu LED sy'n allyrru golau yn rhan isgoch y sbectrwm electromagnetig.
Yn y camau datblygu cynnar, dim ond golau isgoch neu goch y gallai deuodau allyrru golau sy'n defnyddio gallium arsenide (GaAs) allyrru golau isgoch neu goch. Gyda datblygiad gwyddoniaeth deunyddiau, gall deuodau allyrru golau sydd newydd eu datblygu allyrru tonnau golau ag amleddau uwch ac uwch. Heddiw, gellir gwneud deuodau allyrru golau o liwiau amrywiol.
Mae deuodau fel arfer yn cael eu hadeiladu ar swbstrad math N, gyda haen o lled-ddargludydd math P wedi'i ddyddodi ar ei wyneb a'i gysylltu ag electrodau. Mae swbstradau math P yn llai cyffredin, ond fe'u defnyddir hefyd. Mae llawer o ddeuodau allyrru golau masnachol, yn enwedig GaN/InGaN, hefyd yn defnyddio swbstradau saffir.
Mae gan y rhan fwyaf o ddeunyddiau a ddefnyddir i wneud LEDs fynegeion plygiannol uchel iawn. Mae hyn yn golygu bod y rhan fwyaf o'r tonnau golau yn cael eu hadlewyrchu yn ôl i'r deunydd ar y rhyngwyneb â'r aer. Felly, mae echdynnu tonnau golau yn bwnc pwysig i LEDs, ac mae llawer o ymchwil a datblygu yn canolbwyntio ar y pwnc hwn.
Y prif wahaniaeth rhwng LEDs (deuodau allyrru golau) a deuodau cyffredin yw eu deunyddiau a'u strwythur, sy'n arwain at wahaniaethau sylweddol yn eu heffeithlonrwydd wrth drosi ynni trydanol yn ynni golau. Dyma rai pwyntiau allweddol i egluro pam y gall LEDs allyrru golau ac ni all deuodau cyffredin:
Deunyddiau gwahanol:Mae LEDs yn defnyddio deunyddiau lled-ddargludyddion III-V fel gallium arsenide (GaAs), gallium phosphide (GaP), gallium nitride (GaN), ac ati Mae gan y deunyddiau hyn fwlch band uniongyrchol, gan ganiatáu i electronau neidio a rhyddhau ffotonau yn uniongyrchol (golau). Mae deuodau cyffredin fel arfer yn defnyddio silicon neu germaniwm, sydd â bwlch band anuniongyrchol, ac mae'r naid electronau yn digwydd yn bennaf ar ffurf rhyddhau ynni gwres, yn hytrach na golau.
Strwythur gwahanol:Mae strwythur LEDs wedi'i gynllunio i wneud y gorau o gynhyrchu golau ac allyriadau. Mae LEDs fel arfer yn ychwanegu dopants penodol a strwythurau haen ar y gyffordd pn i hyrwyddo cynhyrchu a rhyddhau ffotonau. Mae deuodau cyffredin wedi'u cynllunio i wneud y gorau o swyddogaeth cywiro cerrynt ac nid ydynt yn canolbwyntio ar gynhyrchu golau.
Bwlch band ynni:Mae gan ddeunydd y LED egni bandgap mawr, sy'n golygu bod yr egni a ryddheir gan yr electronau yn ystod y cyfnod pontio yn ddigon uchel i ymddangos ar ffurf golau. Mae egni bandgap materol deuodau cyffredin yn fach, ac mae'r electronau'n cael eu rhyddhau'n bennaf ar ffurf gwres pan fyddant yn trosglwyddo.
Mecanwaith goleuo:Pan fo cyffordd pn y LED o dan ragfarn ymlaen, mae electronau'n symud o'r rhanbarth n i'r rhanbarth p, yn ailgyfuno â thyllau, ac yn rhyddhau egni ar ffurf ffotonau i gynhyrchu golau. Mewn deuodau cyffredin, mae ailgyfuno electronau a thyllau yn bennaf ar ffurf ailgyfuniad nad yw'n ymbelydrol, hynny yw, mae'r egni'n cael ei ryddhau ar ffurf gwres.
Mae'r gwahaniaethau hyn yn caniatáu i LEDs allyrru golau wrth weithio, tra na all deuodau cyffredin wneud hynny.
Daw'r erthygl hon o'r Rhyngrwyd ac mae'r hawlfraint yn eiddo i'r awdur gwreiddiol
Amser post: Awst-01-2024