എൽഇഡിയുടെ തിളങ്ങുന്ന തത്വം

എല്ലാംറീചാർജ് ചെയ്യാവുന്ന വർക്ക് ലൈറ്റ്, പോർട്ടബിൾ ക്യാമ്പിംഗ് ലൈറ്റ്ഒപ്പംമൾട്ടിഫങ്ഷണൽ ഹെഡ്‌ലാമ്പ്LED ബൾബ് തരം ഉപയോഗിക്കുക. ഡയോഡ് ലീഡിൻ്റെ തത്വം മനസിലാക്കാൻ, ആദ്യം അർദ്ധചാലകങ്ങളുടെ അടിസ്ഥാന അറിവ് മനസ്സിലാക്കുക. അർദ്ധചാലക വസ്തുക്കളുടെ ചാലക ഗുണങ്ങൾ കണ്ടക്ടർമാർക്കും ഇൻസുലേറ്ററുകൾക്കും ഇടയിലാണ്. അതിൻ്റെ സവിശേഷ സവിശേഷതകൾ ഇവയാണ്: അർദ്ധചാലകത്തെ ബാഹ്യ പ്രകാശവും താപ സാഹചര്യങ്ങളും ഉത്തേജിപ്പിക്കുമ്പോൾ, അതിൻ്റെ ചാലക ശേഷി ഗണ്യമായി മാറും; ശുദ്ധമായ അർദ്ധചാലകത്തിലേക്ക് ചെറിയ അളവിൽ മാലിന്യങ്ങൾ ചേർക്കുന്നത് വൈദ്യുതി കടത്തിവിടാനുള്ള കഴിവ് ഗണ്യമായി വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നു. സിലിക്കൺ (Si), ജെർമേനിയം (Ge) എന്നിവയാണ് ആധുനിക ഇലക്ട്രോണിക്സിൽ ഏറ്റവും സാധാരണയായി ഉപയോഗിക്കുന്ന അർദ്ധചാലകങ്ങൾ, അവയുടെ പുറം ഇലക്ട്രോണുകൾ നാലാണ്. സിലിക്കൺ അല്ലെങ്കിൽ ജെർമേനിയം ആറ്റങ്ങൾ ഒരു ക്രിസ്റ്റൽ രൂപപ്പെടുമ്പോൾ, അയൽ ആറ്റങ്ങൾ പരസ്പരം ഇടപഴകുന്നു, അങ്ങനെ ബാഹ്യ ഇലക്ട്രോണുകൾ രണ്ട് ആറ്റങ്ങളാൽ പങ്കിടപ്പെടുന്നു, ഇത് ക്രിസ്റ്റലിൽ കോവാലൻ്റ് ബോണ്ട് ഘടന ഉണ്ടാക്കുന്നു, ഇത് ചെറിയ നിയന്ത്രണ ശേഷിയുള്ള ഒരു തന്മാത്രാ ഘടനയാണ്. ഊഷ്മാവിൽ (300K), താപ ഉത്തേജനം ചില ബാഹ്യ ഇലക്ട്രോണുകൾക്ക് കോവാലൻ്റ് ബോണ്ടിൽ നിന്ന് വേർപെടുത്തി സ്വതന്ത്ര ഇലക്ട്രോണുകളായി മാറാൻ ആവശ്യമായ ഊർജ്ജം നൽകും, ഈ പ്രക്രിയയെ ഇൻട്രൻസിക് എക്സിറ്റേഷൻ എന്ന് വിളിക്കുന്നു. ഇലക്ട്രോൺ ഒരു സ്വതന്ത്ര ഇലക്ട്രോണായി മാറുന്നതിന് അൺബൗണ്ട് ചെയ്ത ശേഷം, കോവാലൻ്റ് ബോണ്ടിൽ ഒരു ഒഴിവ് അവശേഷിക്കുന്നു. ഈ ഒഴിവിനെ ഒരു ദ്വാരം എന്ന് വിളിക്കുന്നു. ഒരു അർദ്ധചാലകത്തെ ഒരു കണ്ടക്ടറിൽ നിന്ന് വേർതിരിക്കുന്ന ഒരു പ്രധാന സവിശേഷതയാണ് ഒരു ദ്വാരത്തിൻ്റെ രൂപം.

ആന്തരിക അർദ്ധചാലകത്തിലേക്ക് ഫോസ്ഫറസ് പോലുള്ള പെൻ്റാവാലൻ്റ് മാലിന്യങ്ങൾ ഒരു ചെറിയ അളവിൽ ചേർക്കുമ്പോൾ, മറ്റ് അർദ്ധചാലക ആറ്റങ്ങളുമായി ഒരു കോവാലൻ്റ് ബോണ്ട് രൂപീകരിച്ചതിന് ശേഷം അതിന് ഒരു അധിക ഇലക്ട്രോൺ ഉണ്ടാകും. ഈ അധിക ഇലക്ട്രോണിന് ബോണ്ടിൽ നിന്ന് മുക്തി നേടാനും ഒരു സ്വതന്ത്ര ഇലക്ട്രോൺ ആകാനും വളരെ ചെറിയ ഊർജ്ജം മാത്രമേ ആവശ്യമുള്ളൂ. ഇത്തരത്തിലുള്ള അശുദ്ധമായ അർദ്ധചാലകത്തെ ഇലക്ട്രോണിക് അർദ്ധചാലകങ്ങൾ (എൻ-ടൈപ്പ് അർദ്ധചാലകം) എന്ന് വിളിക്കുന്നു. എന്നിരുന്നാലും, ആന്തരിക അർദ്ധചാലകത്തിലേക്ക് ചെറിയ അളവിൽ ത്രിവാലൻ്റ് മൂലക മാലിന്യങ്ങൾ (ബോറോൺ മുതലായവ) ചേർക്കുന്നത്, പുറം പാളിയിൽ മൂന്ന് ഇലക്ട്രോണുകൾ മാത്രമുള്ളതിനാൽ, ചുറ്റുമുള്ള അർദ്ധചാലക ആറ്റങ്ങളുമായി ഒരു കോവാലൻ്റ് ബോണ്ട് ഉണ്ടാക്കിയ ശേഷം, അത് ഒരു ഒഴിവ് സൃഷ്ടിക്കും. ക്രിസ്റ്റലിൽ. ഇത്തരത്തിലുള്ള അശുദ്ധമായ അർദ്ധചാലകത്തെ ഹോൾ സെമികണ്ടക്ടർ (പി-ടൈപ്പ് അർദ്ധചാലകം) എന്ന് വിളിക്കുന്നു. എൻ-ടൈപ്പ്, പി-ടൈപ്പ് അർദ്ധചാലകങ്ങൾ സംയോജിപ്പിക്കുമ്പോൾ, സ്വതന്ത്ര ഇലക്ട്രോണുകളുടെയും അവയുടെ ജംഗ്ഷനിലെ ദ്വാരങ്ങളുടെയും സാന്ദ്രതയിൽ വ്യത്യാസമുണ്ട്. ഇലക്ട്രോണുകളും ദ്വാരങ്ങളും കുറഞ്ഞ സാന്ദ്രതയിലേക്ക് വ്യാപിക്കുന്നു, ചാർജ്ജ് ചെയ്തതും എന്നാൽ ചലനരഹിതവുമായ അയോണുകൾ അവശേഷിക്കുന്നു, ഇത് എൻ-ടൈപ്പ്, പി-ടൈപ്പ് മേഖലകളുടെ യഥാർത്ഥ വൈദ്യുത ന്യൂട്രാലിറ്റിയെ നശിപ്പിക്കുന്നു. ഈ ചലനരഹിതമായ ചാർജ്ജ് കണങ്ങളെ പലപ്പോഴും സ്‌പേസ് ചാർജുകൾ എന്ന് വിളിക്കുന്നു, കൂടാതെ അവ N, P മേഖലകളുടെ ഇൻ്റർഫേസിന് സമീപം കേന്ദ്രീകരിച്ച് സ്‌പേസ് ചാർജിൻ്റെ വളരെ നേർത്ത പ്രദേശം ഉണ്ടാക്കുന്നു, ഇത് PN ജംഗ്ഷൻ എന്നറിയപ്പെടുന്നു.

പിഎൻ ജംഗ്ഷൻ്റെ രണ്ടറ്റത്തും ഫോർവേഡ് ബയസ് വോൾട്ടേജ് പ്രയോഗിക്കുമ്പോൾ (പി-ടൈപ്പിൻ്റെ ഒരു വശത്തേക്ക് പോസിറ്റീവ് വോൾട്ടേജ്), ദ്വാരങ്ങളും സ്വതന്ത്ര ഇലക്ട്രോണുകളും പരസ്പരം ചലിക്കുകയും ഒരു ആന്തരിക വൈദ്യുത മണ്ഡലം സൃഷ്ടിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. പുതുതായി കുത്തിവച്ച ദ്വാരങ്ങൾ സ്വതന്ത്ര ഇലക്ട്രോണുകളുമായി വീണ്ടും സംയോജിക്കുന്നു, ചിലപ്പോൾ ഫോട്ടോണുകളുടെ രൂപത്തിൽ അധിക ഊർജ്ജം പുറത്തുവിടുന്നു, ഇത് ലെഡുകൾ പുറപ്പെടുവിക്കുന്ന പ്രകാശമാണ്. അത്തരം ഒരു സ്പെക്ട്രം താരതമ്യേന ഇടുങ്ങിയതാണ്, കൂടാതെ ഓരോ മെറ്റീരിയലിനും വ്യത്യസ്ത ബാൻഡ് വിടവ് ഉള്ളതിനാൽ, ഫോട്ടോണുകളുടെ തരംഗദൈർഘ്യം വ്യത്യസ്തമാണ്, അതിനാൽ ഉപയോഗിക്കുന്ന അടിസ്ഥാന വസ്തുക്കളാണ് ലെഡുകളുടെ നിറങ്ങൾ നിർണ്ണയിക്കുന്നത്.