ലൈറ്റ് എമിറ്റിംഗ് ഡയോഡ് ഒരു പ്രത്യേക ഡയോഡാണ്. സാധാരണ ഡയോഡുകൾ പോലെ, ലൈറ്റ് എമിറ്റിംഗ് ഡയോഡുകളും അർദ്ധചാലക ചിപ്പുകൾ അടങ്ങിയതാണ്. ഈ അർദ്ധചാലക സാമഗ്രികൾ p, n ഘടനകൾ നിർമ്മിക്കുന്നതിന് മുൻകൂട്ടി ഇംപ്ലാൻ്റ് ചെയ്യുകയോ ഡോപ്പ് ചെയ്യുകയോ ചെയ്യുന്നു.
മറ്റ് ഡയോഡുകളെപ്പോലെ, പ്രകാശം പുറപ്പെടുവിക്കുന്ന ഡയോഡിലെ വൈദ്യുതധാരയ്ക്ക് പി ധ്രുവത്തിൽ നിന്ന് (ആനോഡ്) n ധ്രുവത്തിലേക്ക് (കാഥോഡ്) എളുപ്പത്തിൽ ഒഴുകാൻ കഴിയും, പക്ഷേ വിപരീത ദിശയിലല്ല. രണ്ട് വ്യത്യസ്ത വാഹകർ: ദ്വാരങ്ങളും ഇലക്ട്രോണുകളും ഇലക്ട്രോഡുകളിൽ നിന്ന് വ്യത്യസ്ത ഇലക്ട്രോഡ് വോൾട്ടേജുകൾക്ക് കീഴിലുള്ള p, n ഘടനകളിലേക്ക് ഒഴുകുന്നു. ദ്വാരങ്ങളും ഇലക്ട്രോണുകളും കൂടിച്ചേരുകയും വീണ്ടും സംയോജിപ്പിക്കുകയും ചെയ്യുമ്പോൾ, ഇലക്ട്രോണുകൾ താഴ്ന്ന ഊർജ്ജ നിലയിലേക്ക് വീഴുകയും ഫോട്ടോണുകളുടെ രൂപത്തിൽ ഊർജ്ജം പുറപ്പെടുവിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു (ഫോട്ടോണുകളെ നമ്മൾ പലപ്പോഴും പ്രകാശം എന്ന് വിളിക്കുന്നു).
അത് പുറപ്പെടുവിക്കുന്ന പ്രകാശത്തിൻ്റെ തരംഗദൈർഘ്യം (നിറം) നിർണ്ണയിക്കുന്നത് p, n ഘടനകൾ നിർമ്മിക്കുന്ന അർദ്ധചാലക വസ്തുക്കളുടെ ബാൻഡ്‌ഗാപ്പ് ഊർജ്ജമാണ്.
സിലിക്കണും ജെർമേനിയവും പരോക്ഷ ബാൻഡ്‌ഗാപ്പ് വസ്തുക്കളായതിനാൽ, ഊഷ്മാവിൽ, ഈ പദാർത്ഥങ്ങളിലെ ഇലക്ട്രോണുകളുടെയും ദ്വാരങ്ങളുടെയും പുനഃസംയോജനം ഒരു വികിരണേതര സംക്രമണമാണ്. അത്തരം പരിവർത്തനങ്ങൾ ഫോട്ടോണുകൾ പുറത്തുവിടുന്നില്ല, പക്ഷേ ഊർജ്ജത്തെ താപ ഊർജ്ജമാക്കി മാറ്റുന്നു. അതിനാൽ, സിലിക്കൺ, ജെർമേനിയം ഡയോഡുകൾ എന്നിവ പ്രകാശം പുറപ്പെടുവിക്കാൻ കഴിയില്ല (അവ വളരെ കുറഞ്ഞ പ്രത്യേക ഊഷ്മാവിൽ പ്രകാശം പുറപ്പെടുവിക്കും, അത് ഒരു പ്രത്യേക കോണിൽ കണ്ടെത്തണം, പ്രകാശത്തിൻ്റെ തെളിച്ചം വ്യക്തമല്ല).
ലൈറ്റ് എമിറ്റിംഗ് ഡയോഡുകളിൽ ഉപയോഗിക്കുന്ന വസ്തുക്കളെല്ലാം നേരിട്ടുള്ള ബാൻഡ്‌ഗാപ്പ് മെറ്റീരിയലുകളാണ്, അതിനാൽ ഊർജ്ജം ഫോട്ടോണുകളുടെ രൂപത്തിൽ പുറത്തുവിടുന്നു. ഈ നിരോധിത ബാൻഡ് ഊർജ്ജങ്ങൾ ഇൻഫ്രാറെഡ്, ദൃശ്യം അല്ലെങ്കിൽ അൾട്രാവയലറ്റ് ബാൻഡുകൾക്ക് സമീപമുള്ള പ്രകാശ ഊർജ്ജവുമായി പൊരുത്തപ്പെടുന്നു.
ഈ മോഡൽ വൈദ്യുതകാന്തിക സ്പെക്ട്രത്തിൻ്റെ ഇൻഫ്രാറെഡ് ഭാഗത്ത് പ്രകാശം പുറപ്പെടുവിക്കുന്ന ഒരു എൽഇഡിയെ അനുകരിക്കുന്നു.
വികസനത്തിൻ്റെ പ്രാരംഭ ഘട്ടത്തിൽ, ഗാലിയം ആർസെനൈഡ് (GaAs) ഉപയോഗിച്ചുള്ള പ്രകാശ-എമിറ്റിംഗ് ഡയോഡുകൾക്ക് ഇൻഫ്രാറെഡ് അല്ലെങ്കിൽ ചുവപ്പ് പ്രകാശം മാത്രമേ പുറപ്പെടുവിക്കാൻ കഴിയൂ. മെറ്റീരിയൽ സയൻസിൻ്റെ പുരോഗതിയോടെ, പുതുതായി വികസിപ്പിച്ച പ്രകാശ-എമിറ്റിംഗ് ഡയോഡുകൾക്ക് ഉയർന്നതും ഉയർന്നതുമായ ആവൃത്തിയിലുള്ള പ്രകാശ തരംഗങ്ങൾ പുറപ്പെടുവിക്കാൻ കഴിയും. ഇന്ന്, വിവിധ നിറങ്ങളിലുള്ള ലൈറ്റ് എമിറ്റിംഗ് ഡയോഡുകൾ നിർമ്മിക്കാൻ കഴിയും.
ഡയോഡുകൾ സാധാരണയായി എൻ-ടൈപ്പ് സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റിലാണ് നിർമ്മിച്ചിരിക്കുന്നത്, പി-ടൈപ്പ് അർദ്ധചാലകത്തിൻ്റെ ഒരു പാളി അതിൻ്റെ ഉപരിതലത്തിൽ നിക്ഷേപിക്കുകയും ഇലക്ട്രോഡുകളുമായി ബന്ധിപ്പിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. പി-ടൈപ്പ് സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റുകൾ കുറവാണ്, പക്ഷേ അവയും ഉപയോഗിക്കുന്നു. പല വാണിജ്യ ലൈറ്റ് എമിറ്റിംഗ് ഡയോഡുകളും, പ്രത്യേകിച്ച് GaN/InGaN, നീലക്കല്ലിൻ്റെ അടിവസ്ത്രങ്ങളും ഉപയോഗിക്കുന്നു.
LED-കൾ നിർമ്മിക്കാൻ ഉപയോഗിക്കുന്ന മിക്ക വസ്തുക്കളും വളരെ ഉയർന്ന റിഫ്രാക്റ്റീവ് സൂചികകളാണ്. ഇതിനർത്ഥം പ്രകാശ തരംഗങ്ങളിൽ ഭൂരിഭാഗവും വായുവുമായുള്ള ഇൻ്റർഫേസിലെ മെറ്റീരിയലിലേക്ക് പ്രതിഫലിക്കുന്നു എന്നാണ്. അതിനാൽ, ലൈറ്റ് വേവ് എക്‌സ്‌ട്രാക്ഷൻ എൽഇഡികൾക്ക് ഒരു പ്രധാന വിഷയമാണ്, കൂടാതെ ധാരാളം ഗവേഷണങ്ങളും വികസനങ്ങളും ഈ വിഷയത്തിൽ ശ്രദ്ധ കേന്ദ്രീകരിക്കുന്നു.
എൽഇഡികളും (ലൈറ്റ് എമിറ്റിംഗ് ഡയോഡുകൾ) സാധാരണ ഡയോഡുകളും തമ്മിലുള്ള പ്രധാന വ്യത്യാസം അവയുടെ മെറ്റീരിയലുകളും ഘടനയുമാണ്, ഇത് വൈദ്യുതോർജ്ജത്തെ പ്രകാശോർജ്ജമാക്കി മാറ്റുന്നതിനുള്ള കാര്യക്ഷമതയിൽ കാര്യമായ വ്യത്യാസങ്ങളിലേക്ക് നയിക്കുന്നു. എൽഇഡികൾക്ക് പ്രകാശം പുറപ്പെടുവിക്കാൻ കഴിയുന്നതും സാധാരണ ഡയോഡുകൾക്ക് പ്രകാശം പുറപ്പെടുവിക്കാൻ കഴിയാത്തതും എന്തുകൊണ്ടെന്ന് വിശദീകരിക്കാൻ ചില പ്രധാന പോയിൻ്റുകൾ ഇതാ:
വ്യത്യസ്ത മെറ്റീരിയലുകൾ:LED-കൾ III-V അർദ്ധചാലക വസ്തുക്കളായ ഗാലിയം ആർസെനൈഡ് (GaAs), ഗാലിയം ഫോസ്ഫൈഡ് (GaP), ഗാലിയം നൈട്രൈഡ് (GaN) മുതലായവ ഉപയോഗിക്കുന്നു. ഈ മെറ്റീരിയലുകൾക്ക് നേരിട്ടുള്ള ബാൻഡ്‌ഗാപ്പ് ഉണ്ട്, ഇത് ഇലക്ട്രോണുകളെ നേരിട്ട് ചാടാനും ഫോട്ടോണുകൾ (ലൈറ്റ്) പുറത്തുവിടാനും അനുവദിക്കുന്നു. സാധാരണ ഡയോഡുകൾ സാധാരണയായി സിലിക്കൺ അല്ലെങ്കിൽ ജെർമേനിയം ഉപയോഗിക്കുന്നു, അവയ്ക്ക് പരോക്ഷ ബാൻഡ്‌ഗാപ്പ് ഉണ്ട്, കൂടാതെ ഇലക്ട്രോൺ ജമ്പ് പ്രധാനമായും പ്രകാശത്തിന് പകരം താപ ഊർജ്ജ പ്രകാശനത്തിൻ്റെ രൂപത്തിലാണ് സംഭവിക്കുന്നത്.
വ്യത്യസ്ത ഘടന:പ്രകാശ ഉൽപ്പാദനവും ഉദ്വമനവും ഒപ്റ്റിമൈസ് ചെയ്യുന്നതിനാണ് LED- കളുടെ ഘടന രൂപകൽപ്പന ചെയ്തിരിക്കുന്നത്. ഫോട്ടോണുകളുടെ ഉൽപ്പാദനവും പ്രകാശനവും പ്രോത്സാഹിപ്പിക്കുന്നതിനായി LED-കൾ സാധാരണയായി pn ജംഗ്ഷനിൽ പ്രത്യേക ഡോപാൻ്റുകളും പാളി ഘടനകളും ചേർക്കുന്നു. ഓർഡിനറി ഡയോഡുകൾ രൂപകൽപ്പന ചെയ്തിരിക്കുന്നത് വൈദ്യുതധാരയുടെ ശരിയാക്കൽ പ്രവർത്തനം ഒപ്റ്റിമൈസ് ചെയ്യുന്നതിനാണ്, മാത്രമല്ല പ്രകാശത്തിൻ്റെ ഉൽപാദനത്തിൽ ശ്രദ്ധ കേന്ദ്രീകരിക്കുന്നില്ല.
എനർജി ബാൻഡ്‌ഗാപ്പ്:LED യുടെ മെറ്റീരിയലിന് ഒരു വലിയ ബാൻഡ്‌ഗാപ്പ് ഊർജ്ജമുണ്ട്, അതായത് പരിവർത്തന സമയത്ത് ഇലക്ട്രോണുകൾ പുറത്തുവിടുന്ന ഊർജ്ജം പ്രകാശത്തിൻ്റെ രൂപത്തിൽ ദൃശ്യമാകാൻ പര്യാപ്തമാണ്. സാധാരണ ഡയോഡുകളുടെ മെറ്റീരിയൽ ബാൻഡ്‌ഗാപ്പ് ഊർജ്ജം ചെറുതാണ്, ഇലക്ട്രോണുകൾ പ്രധാനമായും പരിവർത്തനം ചെയ്യുമ്പോൾ താപത്തിൻ്റെ രൂപത്തിൽ പുറത്തുവരുന്നു.
ലുമിനെസെൻസ് മെക്കാനിസം:LED- യുടെ pn ജംഗ്ഷൻ ഫോർവേഡ് ബയസിന് കീഴിലായിരിക്കുമ്പോൾ, ഇലക്ട്രോണുകൾ n മേഖലയിൽ നിന്ന് p മേഖലയിലേക്ക് നീങ്ങുന്നു, ദ്വാരങ്ങളുമായി വീണ്ടും സംയോജിപ്പിച്ച് പ്രകാശം സൃഷ്ടിക്കുന്നതിനായി ഫോട്ടോണുകളുടെ രൂപത്തിൽ ഊർജ്ജം പുറപ്പെടുവിക്കുന്നു. സാധാരണ ഡയോഡുകളിൽ, ഇലക്ട്രോണുകളുടെയും ദ്വാരങ്ങളുടെയും പുനഃസംയോജനം പ്രധാനമായും നോൺ-റേഡിയേറ്റീവ് റീകോമ്പിനേഷൻ്റെ രൂപത്തിലാണ്, അതായത്, ഊർജ്ജം താപത്തിൻ്റെ രൂപത്തിൽ പുറത്തുവിടുന്നു.
ഈ വ്യത്യാസങ്ങൾ LED- കൾ പ്രവർത്തിക്കുമ്പോൾ പ്രകാശം പുറപ്പെടുവിക്കാൻ അനുവദിക്കുന്നു, എന്നാൽ സാധാരണ ഡയോഡുകൾക്ക് കഴിയില്ല.
ഈ ലേഖനം ഇൻ്റർനെറ്റിൽ നിന്നുള്ളതാണ്, പകർപ്പവകാശം യഥാർത്ഥ രചയിതാവിനായിരിക്കും
പോസ്റ്റ് സമയം: ഓഗസ്റ്റ്-01-2024