ทั้งหมดไฟทำงานแบบชาร์จไฟได้, ไฟตั้งแคมป์แบบพกพาและไฟหน้าแบบมัลติฟังก์ชั่นใช้หลอดไฟชนิด LED เพื่อให้เข้าใจหลักการของไดโอดแอลอีดี อันดับแรกต้องเข้าใจความรู้พื้นฐานของเซมิคอนดักเตอร์ก่อน คุณสมบัตินำไฟฟ้าของวัสดุเซมิคอนดักเตอร์อยู่ระหว่างตัวนำและฉนวน คุณลักษณะเฉพาะของมันคือ: เมื่อเซมิคอนดักเตอร์ถูกกระตุ้นโดยแสงภายนอกและสภาวะความร้อน ความสามารถในการนำไฟฟ้าจะเปลี่ยนไปอย่างมาก การเติมสิ่งเจือปนเล็กน้อยลงในเซมิคอนดักเตอร์บริสุทธิ์จะช่วยเพิ่มความสามารถในการนำไฟฟ้าได้อย่างมาก ซิลิคอน (Si) และเจอร์เมเนียม (Ge) เป็นเซมิคอนดักเตอร์ที่ใช้กันมากที่สุดในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สมัยใหม่ และมีอิเล็กตรอนตัวนอกอยู่ที่ 4 ตัว เมื่ออะตอมของซิลิกอนหรือเจอร์เมเนียมก่อตัวเป็นผลึก อะตอมที่อยู่ใกล้เคียงจะมีปฏิกิริยาต่อกัน เพื่อให้อิเล็กตรอนที่อยู่ด้านนอกถูกใช้ร่วมกันโดยอะตอมทั้งสอง ซึ่งก่อให้เกิดโครงสร้างพันธะโควาเลนต์ในคริสตัล ซึ่งเป็นโครงสร้างโมเลกุลที่มีความสามารถจำกัดเพียงเล็กน้อย ที่อุณหภูมิห้อง (300K) การกระตุ้นด้วยความร้อนจะทำให้อิเล็กตรอนภายนอกบางส่วนได้รับพลังงานเพียงพอที่จะแยกตัวออกจากพันธะโควาเลนต์และกลายเป็นอิเล็กตรอนอิสระ กระบวนการนี้เรียกว่าการกระตุ้นภายใน หลังจากที่อิเล็กตรอนหลุดออกจากกันจนกลายเป็นอิเล็กตรอนอิสระ จะมีช่องว่างเหลืออยู่ในพันธะโควาเลนต์ ตำแหน่งว่างนี้เรียกว่าหลุม ลักษณะของรูเป็นคุณลักษณะสำคัญที่ทำให้เซมิคอนดักเตอร์แตกต่างจากตัวนำ
เมื่อเติมสิ่งเจือปนเพนตะวาเลนต์จำนวนเล็กน้อย เช่น ฟอสฟอรัส ลงในเซมิคอนดักเตอร์ภายใน จะมีอิเล็กตรอนเพิ่มขึ้นอีกตัวหนึ่งหลังจากสร้างพันธะโควาเลนต์กับอะตอมของเซมิคอนดักเตอร์อื่นๆ อิเล็กตรอนส่วนเกินนี้ต้องการพลังงานเพียงเล็กน้อยเท่านั้นเพื่อกำจัดพันธะและกลายเป็นอิเล็กตรอนอิสระ เซมิคอนดักเตอร์เจือปนชนิดนี้เรียกว่าเซมิคอนดักเตอร์อิเล็กทรอนิกส์ (เซมิคอนดักเตอร์ชนิด N) อย่างไรก็ตาม การเพิ่มสิ่งเจือปนของธาตุไตรวาเลนต์จำนวนเล็กน้อย (เช่น โบรอน ฯลฯ) ลงในเซมิคอนดักเตอร์ภายใน เนื่องจากมีอิเล็กตรอนเพียง 3 ตัวในชั้นนอก หลังจากสร้างพันธะโควาเลนต์กับอะตอมของเซมิคอนดักเตอร์ที่อยู่รอบๆ ก็จะทำให้เกิดช่องว่าง ในคริสตัล เซมิคอนดักเตอร์เจือปนชนิดนี้เรียกว่าเซมิคอนดักเตอร์แบบรู (เซมิคอนดักเตอร์ชนิด P) เมื่อนำเซมิคอนดักเตอร์ชนิด N และชนิด P มารวมกัน จะมีความแตกต่างในความเข้มข้นของอิเล็กตรอนอิสระและรูที่จุดเชื่อมต่อของพวกมัน ทั้งอิเล็กตรอนและรูจะกระจายไปยังความเข้มข้นที่ต่ำกว่า โดยเหลือไอออนที่มีประจุแต่เคลื่อนที่ไม่ได้ ซึ่งทำลายความเป็นกลางทางไฟฟ้าดั้งเดิมของบริเวณประเภท N และประเภท P อนุภาคประจุที่ไม่เคลื่อนที่เหล่านี้มักเรียกว่าประจุอวกาศ และพวกมันจะกระจุกตัวอยู่ใกล้กับส่วนต่อประสานของบริเวณ N และ P เพื่อสร้างบริเวณประจุอวกาศที่บางมาก ซึ่งเรียกว่าจุดเชื่อมต่อ PN
เมื่อแรงดันไฟฟ้าไบแอสไปข้างหน้าถูกจ่ายไปที่ปลายทั้งสองด้านของจุดเชื่อมต่อ PN (แรงดันไฟฟ้าบวกที่ด้านหนึ่งของประเภท P) รูและอิเล็กตรอนอิสระจะเคลื่อนที่รอบกันและกัน ทำให้เกิดสนามไฟฟ้าภายใน รูที่ถูกฉีดเข้าไปใหม่จะรวมตัวกับอิเล็กตรอนอิสระ ซึ่งบางครั้งจะปล่อยพลังงานส่วนเกินออกมาในรูปของโฟตอน ซึ่งเป็นแสงที่เราเห็นจากไฟ LED สเปกตรัมดังกล่าวค่อนข้างแคบ และเนื่องจากวัสดุแต่ละชนิดมีช่องว่างของแถบความถี่ที่แตกต่างกัน ความยาวคลื่นของโฟตอนที่ปล่อยออกมาจึงแตกต่างกัน ดังนั้นสีของไฟ LED จึงถูกกำหนดโดยวัสดุพื้นฐานที่ใช้
เวลาโพสต์: May-12-2023