ಎಲ್ಇಡಿಯ ಪ್ರಕಾಶಮಾನ ತತ್ವ

ಎಲ್ಲವೂಪುನರ್ಭರ್ತಿ ಮಾಡಬಹುದಾದ ಕೆಲಸದ ದೀಪ, ಪೋರ್ಟಬಲ್ ಕ್ಯಾಂಪಿಂಗ್ ಲೈಟ್ಮತ್ತುಬಹುಕ್ರಿಯಾತ್ಮಕ ಹೆಡ್‌ಲ್ಯಾಂಪ್LED ಬಲ್ಬ್ ಪ್ರಕಾರವನ್ನು ಬಳಸಿ. ಡಯೋಡ್ ಲೆಡ್‌ನ ತತ್ವವನ್ನು ಅರ್ಥಮಾಡಿಕೊಳ್ಳಲು, ಮೊದಲು ಅರೆವಾಹಕಗಳ ಮೂಲಭೂತ ಜ್ಞಾನವನ್ನು ಅರ್ಥಮಾಡಿಕೊಳ್ಳಿ. ಅರೆವಾಹಕ ವಸ್ತುಗಳ ವಾಹಕ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು ವಾಹಕಗಳು ಮತ್ತು ನಿರೋಧಕಗಳ ನಡುವೆ ಇರುತ್ತವೆ. ಇದರ ವಿಶಿಷ್ಟ ಲಕ್ಷಣಗಳು: ಅರೆವಾಹಕವು ಬಾಹ್ಯ ಬೆಳಕು ಮತ್ತು ಶಾಖದ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಗಳಿಂದ ಪ್ರಚೋದಿಸಲ್ಪಟ್ಟಾಗ, ಅದರ ವಾಹಕ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವು ಗಮನಾರ್ಹವಾಗಿ ಬದಲಾಗುತ್ತದೆ; ಶುದ್ಧ ಅರೆವಾಹಕಕ್ಕೆ ಸಣ್ಣ ಪ್ರಮಾಣದ ಕಲ್ಮಶಗಳನ್ನು ಸೇರಿಸುವುದರಿಂದ ವಿದ್ಯುತ್ ನಡೆಸುವ ಸಾಮರ್ಥ್ಯ ಗಮನಾರ್ಹವಾಗಿ ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ. ಸಿಲಿಕಾನ್ (Si) ಮತ್ತು ಜರ್ಮೇನಿಯಮ್ (Ge) ಆಧುನಿಕ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ಸ್‌ನಲ್ಲಿ ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಬಳಸುವ ಅರೆವಾಹಕಗಳಾಗಿವೆ ಮತ್ತು ಅವುಗಳ ಹೊರಗಿನ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳು ನಾಲ್ಕು. ಸಿಲಿಕಾನ್ ಅಥವಾ ಜರ್ಮೇನಿಯಮ್ ಪರಮಾಣುಗಳು ಸ್ಫಟಿಕವನ್ನು ರೂಪಿಸಿದಾಗ, ನೆರೆಯ ಪರಮಾಣುಗಳು ಪರಸ್ಪರ ಸಂವಹನ ನಡೆಸುತ್ತವೆ, ಇದರಿಂದಾಗಿ ಹೊರಗಿನ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳು ಎರಡು ಪರಮಾಣುಗಳಿಂದ ಹಂಚಿಕೊಳ್ಳಲ್ಪಡುತ್ತವೆ, ಇದು ಸ್ಫಟಿಕದಲ್ಲಿ ಕೋವೆಲನ್ಸಿಯ ಬಂಧ ರಚನೆಯನ್ನು ರೂಪಿಸುತ್ತದೆ, ಇದು ಕಡಿಮೆ ನಿರ್ಬಂಧಿತ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಆಣ್ವಿಕ ರಚನೆಯಾಗಿದೆ. ಕೋಣೆಯ ಉಷ್ಣಾಂಶದಲ್ಲಿ (300K), ಉಷ್ಣ ಪ್ರಚೋದನೆಯು ಕೆಲವು ಹೊರಗಿನ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳು ಕೋವೆಲನ್ಸಿಯ ಬಂಧದಿಂದ ಬೇರ್ಪಟ್ಟು ಮುಕ್ತ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳಾಗಲು ಸಾಕಷ್ಟು ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಪಡೆಯುವಂತೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ, ಈ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ಆಂತರಿಕ ಪ್ರಚೋದನೆ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಮುಕ್ತ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಆಗಲು ಬಂಧಿಸದ ನಂತರ, ಕೋವೆಲನ್ಸಿಯ ಬಂಧದಲ್ಲಿ ಒಂದು ಖಾಲಿ ಜಾಗ ಉಳಿಯುತ್ತದೆ. ಈ ಖಾಲಿ ಜಾಗವನ್ನು ರಂಧ್ರ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ರಂಧ್ರದ ನೋಟವು ಅರೆವಾಹಕವನ್ನು ವಾಹಕದಿಂದ ಪ್ರತ್ಯೇಕಿಸುವ ಪ್ರಮುಖ ಲಕ್ಷಣವಾಗಿದೆ.

ಆಂತರಿಕ ಅರೆವಾಹಕಕ್ಕೆ ರಂಜಕದಂತಹ ಪೆಂಟಾವೇಲೆಂಟ್ ಅಶುದ್ಧತೆಯನ್ನು ಸಣ್ಣ ಪ್ರಮಾಣದಲ್ಲಿ ಸೇರಿಸಿದಾಗ, ಇತರ ಅರೆವಾಹಕ ಪರಮಾಣುಗಳೊಂದಿಗೆ ಕೋವೆಲೆಂಟ್ ಬಂಧವನ್ನು ರೂಪಿಸಿದ ನಂತರ ಅದು ಹೆಚ್ಚುವರಿ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಅನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ. ಈ ಹೆಚ್ಚುವರಿ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗೆ ಬಂಧವನ್ನು ತೊಡೆದುಹಾಕಲು ಮತ್ತು ಮುಕ್ತ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಆಗಲು ಬಹಳ ಕಡಿಮೆ ಶಕ್ತಿಯ ಅಗತ್ಯವಿರುತ್ತದೆ. ಈ ರೀತಿಯ ಅಶುದ್ಧ ಅರೆವಾಹಕವನ್ನು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್ (N-ಟೈಪ್ ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್) ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಆಂತರಿಕ ಅರೆವಾಹಕಕ್ಕೆ ಸಣ್ಣ ಪ್ರಮಾಣದ ತ್ರಿವೇಲೆಂಟ್ ಧಾತುರೂಪದ ಕಲ್ಮಶಗಳನ್ನು (ಬೋರಾನ್, ಇತ್ಯಾದಿ) ಸೇರಿಸುವುದರಿಂದ, ಹೊರಗಿನ ಪದರದಲ್ಲಿ ಕೇವಲ ಮೂರು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುವುದರಿಂದ, ಸುತ್ತಮುತ್ತಲಿನ ಅರೆವಾಹಕ ಪರಮಾಣುಗಳೊಂದಿಗೆ ಕೋವೆಲೆಂಟ್ ಬಂಧವನ್ನು ರೂಪಿಸಿದ ನಂತರ, ಅದು ಸ್ಫಟಿಕದಲ್ಲಿ ಖಾಲಿ ಸ್ಥಾನವನ್ನು ಸೃಷ್ಟಿಸುತ್ತದೆ. ಈ ರೀತಿಯ ಅಶುದ್ಧ ಅರೆವಾಹಕವನ್ನು ರಂಧ್ರ ಅರೆವಾಹಕ (P-ಟೈಪ್ ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್) ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. N-ಟೈಪ್ ಮತ್ತು P-ಟೈಪ್ ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್‌ಗಳನ್ನು ಸಂಯೋಜಿಸಿದಾಗ, ಅವುಗಳ ಜಂಕ್ಷನ್‌ನಲ್ಲಿ ಮುಕ್ತ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ರಂಧ್ರಗಳ ಸಾಂದ್ರತೆಯಲ್ಲಿ ವ್ಯತ್ಯಾಸವಿರುತ್ತದೆ. ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ರಂಧ್ರಗಳು ಎರಡೂ ಕಡಿಮೆ ಸಾಂದ್ರತೆಯ ಕಡೆಗೆ ಹರಡುತ್ತವೆ, ಚಾರ್ಜ್ಡ್ ಆದರೆ ಸ್ಥಿರ ಅಯಾನುಗಳನ್ನು ಬಿಡುತ್ತವೆ, ಇದು N-ಟೈಪ್ ಮತ್ತು P-ಟೈಪ್ ಪ್ರದೇಶಗಳ ಮೂಲ ವಿದ್ಯುತ್ ತಟಸ್ಥತೆಯನ್ನು ನಾಶಪಡಿಸುತ್ತದೆ. ಈ ಸ್ಥಿರವಲ್ಲದ ಚಾರ್ಜ್ಡ್ ಕಣಗಳನ್ನು ಹೆಚ್ಚಾಗಿ ಸ್ಪೇಸ್ ಚಾರ್ಜ್‌ಗಳು ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ, ಮತ್ತು ಅವು N ಮತ್ತು P ಪ್ರದೇಶಗಳ ಇಂಟರ್ಫೇಸ್ ಬಳಿ ಕೇಂದ್ರೀಕೃತವಾಗಿದ್ದು, PN ಜಂಕ್ಷನ್ ಎಂದು ಕರೆಯಲ್ಪಡುವ ಸ್ಪೇಸ್ ಚಾರ್ಜ್‌ನ ಅತ್ಯಂತ ತೆಳುವಾದ ಪ್ರದೇಶವನ್ನು ರೂಪಿಸುತ್ತವೆ.

PN ಜಂಕ್ಷನ್‌ನ ಎರಡೂ ತುದಿಗಳಿಗೆ ಫಾರ್ವರ್ಡ್ ಬಯಾಸ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್ ಅನ್ನು ಅನ್ವಯಿಸಿದಾಗ (P-ಟೈಪ್‌ನ ಒಂದು ಬದಿಗೆ ಧನಾತ್ಮಕ ವೋಲ್ಟೇಜ್), ರಂಧ್ರಗಳು ಮತ್ತು ಮುಕ್ತ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳು ಪರಸ್ಪರ ಚಲಿಸುತ್ತವೆ, ಆಂತರಿಕ ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರವನ್ನು ಸೃಷ್ಟಿಸುತ್ತವೆ. ಹೊಸದಾಗಿ ಇಂಜೆಕ್ಟ್ ಮಾಡಲಾದ ರಂಧ್ರಗಳು ನಂತರ ಮುಕ್ತ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳೊಂದಿಗೆ ಮತ್ತೆ ಸಂಯೋಜಿಸುತ್ತವೆ, ಕೆಲವೊಮ್ಮೆ ಫೋಟಾನ್‌ಗಳ ರೂಪದಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚುವರಿ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಬಿಡುಗಡೆ ಮಾಡುತ್ತವೆ, ಇದು ನಾವು ಲೆಡ್‌ಗಳಿಂದ ಹೊರಸೂಸುವುದನ್ನು ನೋಡುವ ಬೆಳಕು. ಅಂತಹ ವರ್ಣಪಟಲವು ತುಲನಾತ್ಮಕವಾಗಿ ಕಿರಿದಾಗಿದೆ, ಮತ್ತು ಪ್ರತಿಯೊಂದು ವಸ್ತುವು ವಿಭಿನ್ನ ಬ್ಯಾಂಡ್ ಅಂತರವನ್ನು ಹೊಂದಿರುವುದರಿಂದ, ಹೊರಸೂಸುವ ಫೋಟಾನ್‌ಗಳ ತರಂಗಾಂತರಗಳು ವಿಭಿನ್ನವಾಗಿರುತ್ತವೆ, ಆದ್ದರಿಂದ ಲೆಡ್‌ಗಳ ಬಣ್ಣಗಳನ್ನು ಬಳಸಿದ ಮೂಲ ವಸ್ತುಗಳಿಂದ ನಿರ್ಧರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ.