_ بخش دیود های LED (دیود های نورانی)
نحوه تولید نور به وسیله دیود های LED (دیود های نور اَفشان) _ به نوعی (برهمکنش بین حفره ها و الکترون ها) از طریق آلایش
پژوهشگر و نویسنده: دکتر ( افشین رشید )
_sph0.gif)
دیود (نور افشان) یا دیود LED ساده ترین نوع قطعه نیمه هادی است . به طور کلی، نیمه هادی ماده ای با توانایی متغیر در هدایت جریان الکتریکی است. اکثر نیمه هادی‌ها از یک رسانای ضعیف ساخته شده اند که ناخالصی هایی (اتم های ماده دیگر) به آن اضافه شده است. فرآیند افزودن ناخالصی ها، آلایش نامیده می شود .
در مورد دیود LED ها، ماده رسانا معمولاً آلومینیوم-گالیوم-آرسنید (AlGaAs) است. در آلومینیوم-گالیوم-آرسنید خالص، تمام اتم ها کاملاً با همسایگان خود پیوند برقرار می کنند و هیچ الکترون آزادی (ذرات با بار منفی) برای هدایت جریان الکتریکی باقی نمی ماند. در ماده آلاییده شده، اتم های اضافی تعادل را تغییر می دهند، یا الکترون های آزاد اضافه می کنند یا حفره هایی ایجاد می کنند که الکترون ها می توانند در آنها قرار گیرند. هر یک از این تغییرات، ماده را رساناتر می کند.یک نیمه رسانا با الکترون های اضافی، ماده نوع N نامیده می شود ، زیرا ذرات با بار منفی اضافی دارد. در ماده نوع N، الکترون های آزاد از ناحیه ای با بار منفی به ناحیه ای با بار مثبت حرکت می کنند.
LED ها نوعی نیمه هادی به نام "دیود تابش نور" هستند ، که با استفاده و تبدیل از انرژی الکترونیکی نور ساطع میکند.(بدون ایجاد گرما) LED ها (دیودهای منتشر کننده نور) منابع نوری نیمه هادی هستند که یک نیمه هادی از نوع P (غلظت سوراخ بزرگتر) را با یک نیمه هادی از نوع N (غلظت الکترونی بزرگتر) ترکیب می کنند. اعمال ولتاژ رو به جلو کافی باعث می شود که الکترون ها و سوراخ ها در محل اتصال PN نوترکیب شوند و انرژی را به صورت نور آزاد می کنند. در مقایسه با منابع نوری معمولی که ابتدا انرژی الکتریکی را به گرما تبدیل می کنند و سپس به نور تبدیل می شوند ، LED ها (دیودهای ساطع کننده نور) انرژی الکتریکی را مستقیماً به نور تبدیل می کنند و تولید برق کارآمد با انرژی کم مصرف می کنند.
یک دیود، ساده ترین وسیله الکترونیکی نیمه رسانا است. نیمه رساناها اغلب از موادی ساخته می شوند که توانایی کمی در هدایت جریان الکتریکی دارند. یکی از معروف ترین این نیمه رساناها، آلومینیوم آرسنید گالیوم (AlGaAs) نام دارد. در یک آرسنید گالیوم خالص، الکترون اتم ها قادر به خروج و حرکت نیستند، ولی با افزودن الکترون اضافی یا کم کردن الکترون (ایجاد حفره) در آنها، می توانند حرکت کنند و تولید رسانایی نمایند.نور شکلی از انرژی است که از اجزاء بسیار ریزی به نام فوتون (Photon) تشکیل می شود. فوتون ها انرژی دارند، اما جرم ندارند و در نتیجه ی حرکت الکترون ها آزاد می شوند. در یک اتم، الکترون ها در مدار هایی دور هسته می چرخند. الکترون های مدارهای مختلف، مقدار انرژی متفاوتی دارند. کلاً الکترون هایی که انرژی بیشتری دارند، در مدارهای دورتر از هسته حرکت می کنند.یک الکترون برای پرش از یک مدار پایین به بالا نیاز به گرفتن انرژی دارد، اما بر عکس وقتی الکترونی از مدار بالا به پایین می افتد، مقداری انرژی به شکل موج الکترومغناطیس یا فوتون آزاد می کند.با برقراری جریان در داخل دیود، الکترون های آزاد ( – ) به مدار اتم های فاقد الکترون آزاد ( + ) سقوط می کنند و در نتیجه این سقوط مقداری انرژی به شکل فوتون نور مرئی یا نامرئی آزاد می شود.
پژوهشگر و نویسنده: دکتر ( افشین رشید)
دکترایِ تخصصی نانو _ میکرو الکترونیک