LED નો તેજસ્વી સિદ્ધાંત

બધારિચાર્જેબલ વર્ક લાઇટ, પોર્ટેબલ કેમ્પિંગ લાઇટઅનેમલ્ટિફંક્શનલ હેડલેમ્પLED બલ્બ પ્રકારનો ઉપયોગ કરો. ડાયોડ led ના સિદ્ધાંતને સમજવા માટે, સૌ પ્રથમ સેમિકન્ડક્ટરનું મૂળભૂત જ્ઞાન સમજવું જોઈએ. સેમિકન્ડક્ટર સામગ્રીના વાહક ગુણધર્મો વાહક અને ઇન્સ્યુલેટર વચ્ચે હોય છે. તેની વિશિષ્ટ વિશેષતાઓ છે: જ્યારે સેમિકન્ડક્ટર બાહ્ય પ્રકાશ અને ગરમીની સ્થિતિ દ્વારા ઉત્તેજિત થાય છે, ત્યારે તેની વાહક ક્ષમતા નોંધપાત્ર રીતે બદલાશે; શુદ્ધ સેમિકન્ડક્ટરમાં થોડી માત્રામાં અશુદ્ધિઓ ઉમેરવાથી વીજળીનું સંચાલન કરવાની તેની ક્ષમતામાં નોંધપાત્ર વધારો થાય છે. સિલિકોન (Si) અને જર્મનિયમ (Ge) આધુનિક ઇલેક્ટ્રોનિક્સમાં સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવાતા સેમિકન્ડક્ટર છે, અને તેમના બાહ્ય ઇલેક્ટ્રોન ચાર છે. જ્યારે સિલિકોન અથવા જર્મનિયમ પરમાણુઓ સ્ફટિક બનાવે છે, ત્યારે પડોશી પરમાણુઓ એકબીજા સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે, જેથી બાહ્ય ઇલેક્ટ્રોન બે અણુઓ દ્વારા વહેંચાય છે, જે સ્ફટિકમાં સહસંયોજક બંધન માળખું બનાવે છે, જે થોડી અવરોધ ક્ષમતા સાથે પરમાણુ માળખું છે. ઓરડાના તાપમાને (300K), થર્મલ ઉત્તેજના કેટલાક બાહ્ય ઇલેક્ટ્રોનને સહસંયોજક બંધનથી અલગ થવા અને મુક્ત ઇલેક્ટ્રોન બનવા માટે પૂરતી ઊર્જા મેળવશે, આ પ્રક્રિયાને આંતરિક ઉત્તેજના કહેવામાં આવે છે. ઇલેક્ટ્રોન મુક્ત ઇલેક્ટ્રોન બનવા માટે બંધાયેલ ન હોય તે પછી, સહસંયોજક બંધનમાં એક ખાલી જગ્યા બાકી રહે છે. આ ખાલી જગ્યાને છિદ્ર કહેવામાં આવે છે. છિદ્રનો દેખાવ એ એક મહત્વપૂર્ણ લક્ષણ છે જે સેમિકન્ડક્ટરને વાહકથી અલગ પાડે છે.

જ્યારે ફોસ્ફરસ જેવી પેન્ટાવેલેન્ટ અશુદ્ધિની થોડી માત્રા આંતરિક સેમિકન્ડક્ટરમાં ઉમેરવામાં આવે છે, ત્યારે અન્ય સેમિકન્ડક્ટર અણુઓ સાથે સહસંયોજક બંધન બનાવ્યા પછી તેમાં એક વધારાનો ઇલેક્ટ્રોન હશે. આ વધારાના ઇલેક્ટ્રોનને બંધનથી છૂટકારો મેળવવા અને મુક્ત ઇલેક્ટ્રોન બનવા માટે ખૂબ જ ઓછી ઊર્જાની જરૂર પડે છે. આ પ્રકારના અશુદ્ધ સેમિકન્ડક્ટરને ઇલેક્ટ્રોનિક સેમિકન્ડક્ટર (N-પ્રકારનો સેમિકન્ડક્ટર) કહેવામાં આવે છે. જો કે, આંતરિક સેમિકન્ડક્ટરમાં થોડી માત્રામાં ત્રિસંયોજક તત્વ અશુદ્ધિઓ (જેમ કે બોરોન, વગેરે) ઉમેરવાથી, કારણ કે બાહ્ય સ્તરમાં તેના ફક્ત ત્રણ ઇલેક્ટ્રોન હોય છે, આસપાસના સેમિકન્ડક્ટર અણુઓ સાથે સહસંયોજક બંધન બનાવ્યા પછી, તે સ્ફટિકમાં ખાલી જગ્યા બનાવશે. આ પ્રકારના અશુદ્ધ સેમિકન્ડક્ટરને હોલ સેમિકન્ડક્ટર (P-પ્રકારનો સેમિકન્ડક્ટર) કહેવામાં આવે છે. જ્યારે N-પ્રકાર અને P-પ્રકારના સેમિકન્ડક્ટરને જોડવામાં આવે છે, ત્યારે મુક્ત ઇલેક્ટ્રોન અને તેમના જંક્શન પર છિદ્રોની સાંદ્રતામાં તફાવત હોય છે. ઇલેક્ટ્રોન અને છિદ્રો બંને નીચલા સાંદ્રતા તરફ ફેલાયેલા હોય છે, જે ચાર્જ થયેલ પરંતુ સ્થિર આયનો છોડી દે છે જે N-પ્રકાર અને P-પ્રકારના પ્રદેશોની મૂળ વિદ્યુત તટસ્થતાને નષ્ટ કરે છે. આ સ્થિર ચાર્જવાળા કણોને ઘણીવાર અવકાશ ચાર્જ કહેવામાં આવે છે, અને તેઓ N અને P પ્રદેશોના ઇન્ટરફેસની નજીક કેન્દ્રિત થઈને અવકાશ ચાર્જનો ખૂબ જ પાતળો પ્રદેશ બનાવે છે, જેને PN જંકશન તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.

જ્યારે PN જંકશન (P-પ્રકારની એક બાજુએ પોઝિટિવ વોલ્ટેજ) ના બંને છેડા પર ફોરવર્ડ બાયસ વોલ્ટેજ લાગુ કરવામાં આવે છે, ત્યારે છિદ્રો અને મુક્ત ઇલેક્ટ્રોન એકબીજાની આસપાસ ફરે છે, જે આંતરિક વિદ્યુત ક્ષેત્ર બનાવે છે. નવા ઇન્જેક્ટેડ છિદ્રો પછી મુક્ત ઇલેક્ટ્રોન સાથે ફરીથી જોડાય છે, ક્યારેક ફોટોનના સ્વરૂપમાં વધારાની ઊર્જા મુક્ત કરે છે, જે આપણે leds દ્વારા ઉત્સર્જિત પ્રકાશ જોઈએ છીએ. આવા સ્પેક્ટ્રમ પ્રમાણમાં સાંકડા હોય છે, અને દરેક સામગ્રીમાં અલગ બેન્ડ ગેપ હોવાથી, ઉત્સર્જિત ફોટોનની તરંગલંબાઇ અલગ હોય છે, તેથી leds ના રંગો વપરાયેલી મૂળભૂત સામગ્રી દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે.