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Einsatz und Prinzipanalyse von Leuchtdioden

2021-12-28

Eine Leuchtdiode (LED) ist eine lichtemittierende Anzeigevorrichtung aus Halbleitermaterialien wie Galliumphosphid (GaP), die elektrische Energie direkt in Lichtenergie umwandeln kann. Wenn ein bestimmter Strom durch ihn fließt, emittiert er Licht.
Licht emittierende Dioden bestehen ebenfalls aus einer PN-Struktur wie gewöhnliche Dioden und haben auch eine unidirektionale Leitfähigkeit. Es wird häufig in verschiedenen elektronischen Schaltungen, Haushaltsgeräten, Messgeräten und anderen Geräten zur Anzeige der Stromversorgung oder Füllstandsanzeige verwendet.
(1) Als Anzeigelampen werden Leuchtdioden verwendet. Die typische Anwendungsschaltung von Leuchtdioden ist in der Abbildung dargestellt. R ist der Strombegrenzungswiderstand und I ist der Durchlassstrom durch die Leuchtdiode. Der Röhrenspannungsabfall von Leuchtdioden ist im Allgemeinen größer als der von gewöhnlichen Dioden, etwa 2 V, und die Versorgungsspannung muss größer als der Röhrenspannungsabfall sein, damit die Leuchtdioden normal funktionieren.
Leuchtdioden werden in Wechselstromanzeigeschaltungen verwendet. VD1 ist eine Gleichrichterdiode, VD2 ist eine Leuchtdiode, R ist ein Strombegrenzungswiderstand und T ist ein Leistungstransformator.
(2) Als Leuchtröhren werden Leuchtdioden verwendet. In Infrarot-Fernbedienungen, drahtlosen Infrarot-Kopfhörern, Infrarot-Alarmen und anderen Schaltungen werden Infrarot-Leuchtdioden als Leuchtröhren verwendet, VT ist ein Schaltermodulationstransistor und VD ist eine Infrarot-Leuchtdiode. Die Signalquelle treibt und moduliert den VD durch den VT, so dass der VD moduliertes Infrarotlicht nach außen emittiert.
Prinzipanalyse von Leuchtdioden
Es ist eine Art Halbleiterdiode, die elektrische Energie in Lichtenergie umwandeln kann. Die lichtemittierende Diode besteht wie die Entwicklungsröhre des gewöhnlichen zweipoligen LED-Chips aus einem PN-Übergang und hat auch eine unidirektionale Leitfähigkeit. Wenn eine Vorwärtsspannung an die lichtemittierende Diode angelegt wird, stehen die vom P-Bereich in den N-Bereich injizierten Löcher und die vom N-Bereich in den P-Bereich injizierten Elektronen jeweils in Kontakt mit den Elektronen im N-Bereich und den Hohlräumen im P-Bereich innerhalb weniger Mikrometer des PN-Übergangs. Die Löcher rekombinieren und erzeugen spontane Emissionsfluoreszenz. Die Energiezustände von Elektronen und Löchern in verschiedenen Halbleitermaterialien sind unterschiedlich. Wenn Elektronen und Löcher rekombinieren, ist die freigesetzte Energie etwas anders. Je mehr Energie freigesetzt wird, desto kürzer ist die Wellenlänge des emittierten Lichts. Üblicherweise werden Dioden verwendet, die rotes, grünes oder gelbes Licht emittieren. Die Sperrdurchbruchspannung der Leuchtdiode ist größer als 5 Volt. Seine Durchlass-Volt-Ampere-Kennlinie ist sehr steil und muss in Reihe mit einem Strombegrenzungswiderstand verwendet werden, um den Strom durch die Diode zu steuern. Der Strombegrenzungswiderstand R kann nach folgender Formel berechnet werden
R=(Eï¼UF)/IF

Dabei ist E die Versorgungsspannung, UF der Durchlassspannungsabfall der LED und IF der normale Betriebsstrom der LED. Der Kernteil der lichtemittierenden Diode ist ein Wafer, der aus einem Halbleiter vom P-Typ und einem Halbleiter vom N-Typ besteht. Es gibt eine Übergangsschicht zwischen dem Halbleiter vom P-Typ und dem Halbleiter vom N-Typ, die als PN-Übergang bezeichnet wird. Im PN-Übergang bestimmter Halbleitermaterialien wird bei der Rekombination der injizierten Minoritätsträger und der Majoritätsträger die überschüssige Energie in Form von Licht freigesetzt, wodurch elektrische Energie direkt in Lichtenergie umgewandelt wird. Wenn an den PN-Übergang eine Sperrspannung angelegt wird, ist es schwierig, Minoritätsträger zu injizieren, sodass kein Licht emittiert wird. Diese Art von Diode, die nach dem Prinzip der Injektionselektrolumineszenz hergestellt wird, wird als lichtemittierende Diode bezeichnet, die allgemein als LED bekannt ist. Wenn es sich in einem positiven Arbeitszustand befindet (dh an beiden Enden liegt eine positive Spannung an), wenn der Strom von der LED-Anode zur Kathode fließt, emittiert der Halbleiterkristall Licht in verschiedenen Farben von Ultraviolett bis Infrarot und der Intensität des Lichts hängt mit dem Strom zusammen.





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