LED యొక్క కాంతి సూత్రం

అన్నీరీఛార్జ్ చేయగల వర్క్ లైట్, పోర్టబుల్ క్యాంపింగ్ లైట్మరియుబహుళ ప్రయోజన హెడ్‌ల్యాంప్LED బల్బు రకాన్ని ఉపయోగించండి. డయోడ్ LED సూత్రాన్ని అర్థం చేసుకోవడానికి, మొదట సెమీకండక్టర్ల ప్రాథమిక జ్ఞానాన్ని అర్థం చేసుకోవాలి. సెమీకండక్టర్ పదార్థాల వాహక లక్షణాలు వాహకాలు మరియు బంధకాల మధ్య ఉంటాయి. దీని ప్రత్యేక లక్షణాలు: సెమీకండక్టర్ బాహ్య కాంతి మరియు ఉష్ణ పరిస్థితుల ద్వారా ఉత్తేజితమైనప్పుడు, దాని వాహక సామర్థ్యం గణనీయంగా మారుతుంది; ఒక స్వచ్ఛమైన సెమీకండక్టర్‌కు తక్కువ మొత్తంలో మలినాలను జోడించడం వలన విద్యుత్‌ను ప్రసరింపజేసే దాని సామర్థ్యం గణనీయంగా పెరుగుతుంది. ఆధునిక ఎలక్ట్రానిక్స్‌లో సిలికాన్ (Si) మరియు జెర్మేనియం (Ge) అత్యంత సాధారణంగా ఉపయోగించే సెమీకండక్టర్లు, మరియు వాటి బాహ్య ఎలక్ట్రాన్లు నాలుగు ఉంటాయి. సిలికాన్ లేదా జెర్మేనియం పరమాణువులు ఒక స్ఫటికాన్ని ఏర్పరిచినప్పుడు, పొరుగు పరమాణువులు ఒకదానితో ఒకటి సంకర్షణ చెందుతాయి, తద్వారా బాహ్య ఎలక్ట్రాన్లు రెండు పరమాణువులచే పంచుకోబడతాయి, ఇది స్ఫటికంలో సమయోజనీయ బంధ నిర్మాణాన్ని ఏర్పరుస్తుంది, ఇది తక్కువ నిరోధక సామర్థ్యం గల అణు నిర్మాణం. గది ఉష్ణోగ్రత (300K) వద్ద, ఉష్ణ ఉత్తేజం వలన కొన్ని బాహ్య ఎలక్ట్రాన్లు సమయోజనీయ బంధం నుండి విడిపోయి స్వేచ్ఛా ఎలక్ట్రాన్లుగా మారడానికి తగినంత శక్తిని పొందుతాయి, ఈ ప్రక్రియను అంతర్గత ఉత్తేజం అంటారు. ఎలక్ట్రాన్ బంధం నుండి విడిపోయి స్వేచ్ఛా ఎలక్ట్రాన్‌గా మారిన తర్వాత, సమయోజనీయ బంధంలో ఒక ఖాళీ ఏర్పడుతుంది. ఈ ఖాళీని హోల్ అంటారు. ఒక సెమీకండక్టర్‌ను కండక్టర్ నుండి వేరుచేసే ముఖ్యమైన లక్షణం ఈ హోల్ ఏర్పడటమే.

సహజ సెమీకండక్టర్‌కు ఫాస్ఫరస్ వంటి పంచసంయోజక మలినాన్ని కొద్ది మొత్తంలో కలిపినప్పుడు, అది ఇతర సెమీకండక్టర్ అణువులతో సమయోజక బంధాన్ని ఏర్పరచుకొని ఒక అదనపు ఎలక్ట్రాన్‌ను పొందుతుంది. ఈ అదనపు ఎలక్ట్రాన్ బంధం నుండి విడిపోయి స్వేచ్ఛా ఎలక్ట్రాన్‌గా మారడానికి చాలా తక్కువ శక్తి మాత్రమే అవసరం. ఈ రకమైన మలిన సెమీకండక్టర్‌ను ఎలక్ట్రానిక్ సెమీకండక్టర్ (N-రకం సెమీకండక్టర్) అంటారు. అయితే, సహజ సెమీకండక్టర్‌కు కొద్ది మొత్తంలో త్రిసంయోజక మూలక మలినాలను (బోరాన్ వంటివి) కలిపినప్పుడు, దాని బయటి పొరలో కేవలం మూడు ఎలక్ట్రాన్లు మాత్రమే ఉండటం వల్ల, అది చుట్టుపక్కల ఉన్న సెమీకండక్టర్ అణువులతో సమయోజక బంధాన్ని ఏర్పరచుకొని స్ఫటికంలో ఒక ఖాళీని సృష్టిస్తుంది. ఈ రకమైన మలిన సెమీకండక్టర్‌ను హోల్ సెమీకండక్టర్ (P-రకం సెమీకండక్టర్) అంటారు. N-రకం మరియు P-రకం సెమీకండక్టర్లను కలిపినప్పుడు, వాటి సంధి వద్ద స్వేచ్ఛా ఎలక్ట్రాన్లు మరియు హోల్స్ సాంద్రతలో వ్యత్యాసం ఉంటుంది. ఎలక్ట్రాన్లు మరియు హోల్స్ రెండూ తక్కువ సాంద్రత ఉన్న వైపుకు వ్యాపిస్తాయి, దీనివల్ల ఆవేశం ఉన్నప్పటికీ కదలని అయాన్లు మిగిలిపోతాయి. ఇవి N-రకం మరియు P-రకం ప్రాంతాల యొక్క అసలైన విద్యుత్ తటస్థతను నాశనం చేస్తాయి. ఈ కదలని ఆవేశిత కణాలను తరచుగా స్పేస్ ఛార్జ్‌లు అని పిలుస్తారు, మరియు అవి N మరియు P ప్రాంతాల మధ్య ఉన్న సరిహద్దుకు సమీపంలో కేంద్రీకృతమై, PN జంక్షన్ అని పిలువబడే చాలా పలుచని స్పేస్ ఛార్జ్ ప్రాంతాన్ని ఏర్పరుస్తాయి.

PN జంక్షన్ యొక్క రెండు చివర్లకు ఫార్వర్డ్ బయాస్ వోల్టేజ్ (P-రకం యొక్క ఒక వైపుకు ధనాత్మక వోల్టేజ్) వర్తింపజేసినప్పుడు, హోల్స్ మరియు స్వేచ్ఛా ఎలక్ట్రాన్లు ఒకదాని చుట్టూ ఒకటి కదులుతూ, ఒక అంతర్గత విద్యుత్ క్షేత్రాన్ని సృష్టిస్తాయి. అప్పుడు కొత్తగా ప్రవేశించిన హోల్స్, స్వేచ్ఛా ఎలక్ట్రాన్లతో తిరిగి కలిసిపోతాయి, కొన్నిసార్లు అదనపు శక్తిని ఫోటాన్ల రూపంలో విడుదల చేస్తాయి. ఈ ఫోటాన్లే మనం LEDల నుండి వెలువడే కాంతిగా చూస్తాము. ఇటువంటి స్పెక్ట్రమ్ సాపేక్షంగా ఇరుకైనదిగా ఉంటుంది, మరియు ప్రతి పదార్థానికి వేర్వేరు బ్యాండ్ గ్యాప్ ఉన్నందున, వెలువడే ఫోటాన్ల తరంగదైర్ఘ్యాలు భిన్నంగా ఉంటాయి. అందువల్ల, LEDల రంగులు వాటి తయారీకి ఉపయోగించిన ప్రాథమిక పదార్థాలపై ఆధారపడి ఉంటాయి.