प्रकाश उत्सर्जक डायोडहरूको प्रयोग र सिद्धान्त विश्लेषण

2021-12-28

प्रकाश उत्सर्जन गर्ने डायोड (LED) ग्यालियम फस्फाइड (GaP) जस्ता अर्धचालक सामग्रीबाट बनेको प्रकाश उत्सर्जन गर्ने डिस्प्ले उपकरण हो जसले विद्युतीय ऊर्जालाई प्रत्यक्ष रूपमा प्रकाश ऊर्जामा रूपान्तरण गर्न सक्छ। जब त्यहाँ एक निश्चित धारा छ, यसले प्रकाश उत्सर्जन गर्नेछ।
प्रकाश-उत्सर्जक डायोडहरू पनि साधारण डायोडहरू जस्तै PN संरचनाबाट बनेका हुन्छन्, र तिनीहरूसँग एक दिशात्मक चालकता पनि हुन्छ। यो व्यापक रूपमा बिजुली आपूर्ति संकेत वा स्तर संकेत लागि विभिन्न इलेक्ट्रोनिक सर्किट, घर उपकरण, मिटर र अन्य उपकरणहरूमा प्रयोग गरिन्छ।
(१) प्रकाश उत्सर्जन गर्ने डायोडहरू सूचक बत्तीहरूको रूपमा प्रयोग गरिन्छ। प्रकाश-उत्सर्जक डायोडहरूको विशिष्ट अनुप्रयोग सर्किट चित्रमा देखाइएको छ। R वर्तमान-सीमित प्रतिरोधक हो, र I प्रकाश-उत्सर्जक डायोड मार्फत अगाडि प्रवाह हो। प्रकाश-उत्सर्जक डायोडहरूको ट्यूब भोल्टेज ड्रप सामान्यतया साधारण डायोडहरू भन्दा ठूलो हुन्छ, लगभग 2V, र प्रकाश-उत्सर्जक डायोडहरू सामान्य रूपमा काम गर्नको लागि बिजुली आपूर्ति भोल्टेज ट्यूब भोल्टेज ड्रप भन्दा बढी हुनुपर्छ।
प्रकाश-उत्सर्जक डायोडहरू AC पावर सूचक सर्किटहरूमा प्रयोग गरिन्छ। VD1 एक रेक्टिफायर डायोड हो, VD2 एक प्रकाश-उत्सर्जक डायोड हो, R एक वर्तमान-सीमित प्रतिरोधक हो, र T एक पावर ट्रान्सफर्मर हो।
(२) प्रकाश उत्सर्जन गर्ने डायोडहरू प्रकाश उत्सर्जन गर्ने ट्यूबको रूपमा प्रयोग गरिन्छ। इन्फ्रारेड रिमोट कन्ट्रोलरहरू, इन्फ्रारेड वायरलेस हेडफोनहरू, इन्फ्रारेड अलार्महरू र अन्य सर्किटहरूमा, इन्फ्रारेड प्रकाश-उत्सर्जक डायोडहरू प्रकाश उत्सर्जक ट्यूबहरूको रूपमा प्रयोग गरिन्छ, VT एक स्विच मोड्युलेटिंग ट्रान्जिस्टर हो, र VD एक इन्फ्रारेड प्रकाश-उत्सर्जक डायोड हो। सिग्नल स्रोतले VT मार्फत VD लाई ड्राइभ र परिमार्जन गर्दछ, ताकि VD ले परिमार्जित इन्फ्रारेड प्रकाश बाहिर निकाल्छ।
प्रकाश उत्सर्जक डायोडको सिद्धान्त विश्लेषण
यो एक प्रकारको अर्धचालक डायोड हो जसले विद्युतीय उर्जालाई प्रकाश उर्जामा रूपान्तरण गर्न सक्छ। प्रकाश उत्सर्जन गर्ने डायोड साधारण दुई-ध्रुव LED चिपको विकास ट्यूब जस्तै PN जंक्शनबाट बनेको हुन्छ, र यसमा एकदिशात्मक चालकता पनि हुन्छ। जब प्रकाश उत्सर्जन गर्ने डायोडमा अगाडिको भोल्टेज लागू गरिन्छ, P क्षेत्रबाट N क्षेत्रमा इन्जेक्ट गरिएका प्वालहरू र N क्षेत्रबाट P क्षेत्रमा इन्जेक्ट गरिएका इलेक्ट्रोनहरू क्रमशः N क्षेत्र र शून्यताहरूमा इलेक्ट्रोनहरूसँग सम्पर्कमा हुन्छन्। PN जंक्शन को केहि माइक्रोन भित्र P क्षेत्रमा। प्वालहरू पुन: संयोजित हुन्छन् र सहज उत्सर्जन फ्लोरोसेन्स उत्पादन गर्छन्। विभिन्न अर्धचालक सामग्रीहरूमा इलेक्ट्रोन र प्वालहरूको ऊर्जा अवस्थाहरू फरक हुन्छन्। जब इलेक्ट्रोन र प्वालहरू पुन: संयोजित हुन्छन्, उत्सर्जित ऊर्जा केही फरक हुन्छ। जति धेरै ऊर्जा जारी हुन्छ, उत्सर्जित प्रकाशको तरंग लम्बाइ त्यति नै छोटो हुन्छ। रातो, हरियो वा पहेंलो प्रकाश उत्सर्जन गर्ने डायोडहरू सामान्यतया प्रयोग गरिन्छ। प्रकाश उत्सर्जन गर्ने डायोडको रिभर्स ब्रेकडाउन भोल्टेज ५ भोल्टभन्दा बढी हुन्छ। यसको फर्वार्ड भोल्ट-एम्पियर विशेषता वक्र धेरै ठाडो छ, र यो डायोड मार्फत प्रवाह नियन्त्रण गर्न वर्तमान-सीमित प्रतिरोधकको साथ श्रृंखलामा प्रयोग गर्नुपर्छ। वर्तमान-सीमित प्रतिरोध R निम्न सूत्र द्वारा गणना गर्न सकिन्छ
R=(Eï¼ UF)/IF

जहाँ E पावर सप्लाई भोल्टेज हो, UF LED को फर्वार्ड भोल्टेज ड्रप हो, र IF LED को सामान्य अपरेटिङ करेन्ट हो। प्रकाश-उत्सर्जक डायोडको मुख्य भाग एक P-प्रकार अर्धचालक र एक N-प्रकार अर्धचालक मिलेर बनेको वेफर हो। त्यहाँ P-प्रकार अर्धचालक र N-प्रकार अर्धचालक बीच एक संक्रमण तह छ, जसलाई PN जंक्शन भनिन्छ। केहि अर्धचालक सामग्रीहरूको PN जंक्शनमा, जब इन्जेक्टेड अल्पसंख्यक वाहकहरू र बहुसंख्यक क्यारियरहरू पुन: संयोजन हुन्छन्, अतिरिक्त ऊर्जा प्रकाशको रूपमा जारी हुन्छ, जसले गर्दा विद्युत ऊर्जालाई प्रत्यक्ष रूपमा प्रकाश ऊर्जामा रूपान्तरण गरिन्छ। PN जंक्शनमा रिभर्स भोल्टेज लागू गर्दा, अल्पसंख्यक क्यारियरहरू इन्जेक्सन गर्न गाह्रो हुन्छ, त्यसैले यसले प्रकाश उत्सर्जन गर्दैन। इन्जेक्सन इलेक्ट्रोल्युमिनेसेन्स सिद्धान्तद्वारा बनेको यस प्रकारको डायोडलाई प्रकाश-उत्सर्जक डायोड भनिन्छ, जसलाई सामान्यतया LED भनिन्छ। जब यो सकारात्मक काम गर्ने अवस्थामा हुन्छ (अर्थात, दुबै छेउमा सकारात्मक भोल्टेज लागू हुन्छ), जब एलईडी एनोडबाट क्याथोडमा विद्युत प्रवाह हुन्छ, सेमीकन्डक्टर क्रिस्टलले पराबैंगनीबाट इन्फ्रारेडसम्म विभिन्न रंगहरूको प्रकाश उत्सर्जन गर्दछ, र तीव्रता। प्रकाश को वर्तमान संग सम्बन्धित छ।