Dlaczego dioda LED musi być diodą?

Wiem, że LED oznacza Light Emitting Diode; ale dlaczego ten element musi być diodą, aby emitować światło?

Moje pytanie zakłada, że ​​„diody LED”, które widzimy wszędzie (do oświetlenia, ekranów itp.) Są w rzeczywistości diodami - to założenie może być błędne.

W istniejących odpowiedziach brakuje sedna pytania.

Dioda LED musi być diodą, szczególnie dlatego, że sposób, w jaki nośniki ładunku rekombinują w złączu diody skierowanej do przodu, uwalnia odpowiednią ilość energii, aby wytworzyć fotony w zakresie widzialnym. Przepuszczenie prądu przez kawałek półprzewodnika bez złącza diodowego po prostu wytworzyłoby ciepło.

Ważne jest również, aby półprzewodnik był materiałem z bezpośrednią przerwą pasmową , aby energia nie była tracona na fonony (drgania kryształu - ciepło), a nie na fotony.

Zwykłe diody krzemowe również emitują światło, ale ponieważ pasmo jest zbyt małe, emitowane fotony znajdują się w zakresie podczerwieni i są niewidoczne dla oka. Krzem jest również pośrednim materiałem pasma wzbronionego, co znacznie zmniejsza jego wydajność w wytwarzaniu fotonów.

dlaczego ten element musi być diodą emitującą światło?

Dzięki zachowaniu energii emisja światła oznacza pobór mocy. Dostarczanie energii elektrycznej przez dwa przewody jest normalne, więc najprostszy emiter światła zasilany elektrycznie ma dwa zaciski, tj. Diodę.

Dwubiegunowe półprzewodniki zastąpiły dwubiegunowe lampy (próżniowe lub wypełnione gazem) posiadające dwie elektrody, które nazwano „diodami”, a nazwa utknęła. Wcześniej panele elektroluminescencyjne były również półprzewodnikami, które dawały światło, ale nie były wytwarzane w technologicznie zaawansowanych liniach montażowych, w których wytwarzane są diody elektroniczne. Nie były to więc diody.

Białe urządzenia „LED” wokół ciebie nie są prostymi półprzewodnikowymi diodami, ale są strukturami z diodami i luminoforami, które wydzielają użyteczne ilości białego światła, posiadającymi diodę emitującą światło niebieskie i czerwoną / pomarańczową / żółto-zieloną luminofory, które przekształcają światło niebieskie. Soczewki i inne cechy efektywnej emisji światła są powszechne; Diody LED nie przypominają innych praktycznych diod, z wyjątkiem tego, że mają dwa przewody lub zaciski przyłączeniowe.

LED oznacza diodę elektroluminescencyjną; ale dlaczego ten element musi być diodą, aby emitować światło?

Ponieważ diody LED są diodami, które mają te same cechy, co zwykła dioda półprzewodnikowa.

Moje pytanie zakłada, że ​​„diody LED”, które widzimy wszędzie (do oświetlenia, ekranów itp.) Są w rzeczywistości diodami - to założenie może być błędne.

Twoje założenie jest prawidłowe.

Dioda jest elementem elektronicznym o niskiej rezystancji w jednym kierunku. Jest to urządzenie z dwiema elektrodami (anoda i katoda), w których przepływ elektronów z katody do anody ma niską przewodność, a pierwotny przepływ elektronów jest przepływem o wysokiej przewodności z anody do katody.

Najczęstsze diody są wykonane z krystalizowanych materiałów półprzewodnikowych (np. Arsenku silikonu, germanu i galu, fosforu indu, szafiru i kwarcu), które są domieszkowane zanieczyszczeniami typu p i n, które są oddzielone przez najprostszy półprzewodnikowy blok konstrukcyjny, złącze pn.

Istnieje wiele rodzajów diod o różnych charakterystykach. To właściwości domieszek p i n oraz ich wpływ na charakterystykę napięciowo-prądową złącza pn oddzielają jeden rodzaj diody od drugiego.

Powyższe dotyczy wszystkich diod, w tym diod LED.

W diodach LED domieszki mają właściwości elektroluminescencyjne. Kiedy elektrony przecinają złącze pn, wiele elektronów przekształca się w cząstki subatomowe zwane fotonami.

Diody elektroluminescencyjne nazywane są diodami, ponieważ faktycznie są to diody półprzewodnikowe, które również emitują fotony w postaci UV, światła widzialnego i IR.

Dioda jest najprostszym urządzeniem półprzewodnikowym. I najprostsze urządzenie półprzewodnikowe może być również wykonane do emitowania światła. Voila! Dioda LED! Można by to nazwać półprzewodnikowym urządzeniem emitującym światło (LES), ale to brzmiałoby jak prawdziwe imię ... więc nie fajnie.

(edytowane) Z poniższych komentarzy wynika, że ​​półprzewodniki nie mają diod. Wydają się jednak czujnikami i nie emitują światła. Moduł Peltiera przenosi ciepło, ale go nie wytwarza. Można więc sobie wyobrazić, że w przyszłości może powstać półprzewodnikowe urządzenie emitujące światło, które nie jest diodą. Prawdopodobnie miałaby jednak nową nazwę (nie diodę ani diodę LED).

Jak dotąd na ekranie telewizora i wszędzie indziej, jeśli nazywa się to diodą LED, światło (widzialna lub niewidzialna część widma) faktycznie pochodzi od samej diody LED. Jest to najtańsze wydajne źródło światła do produkcji. Oczywiście mogą istnieć „fałszywe diody LED” ... żarówki neonowe lub mini żarówki, które wyglądają jak diody LED. Widziałem je w świątecznych dekoracjach i są one nieco tańsze niż prawdziwe.