Как работают диоды и светодиоды (светодиоды)?

  1. Разница между проводниками и изоляторами
  2. Как работают полупроводники
  3. Как работает соединительный диод
  4. Типы светодиодов
  5. Кто изобрел светодиоды?
  6. Что хорошего в светодиодах?
  7. Что дальше для светодиодов?

от   Крис Вудфорд   ,  Последнее обновление: 13 сентября 2018 г

от Крис Вудфорд , Последнее обновление: 13 сентября 2018 г.

Переместить луковицы: есть лучшие способы сделать свет сейчас! Есть те компактные люминесцентные лампы Например, те, которые экономят вашу энергию и деньги. Но, что еще лучше, есть светодиоды (светодиоды), которые так же ярки, как лампочки, работают практически вечно и практически не потребляют энергию. Светодиод представляет собой особый тип диода (тип электронный компонент, который позволяет электричество течь только в одном направлении). Диоды существуют уже много десятилетий, но светодиоды - это новейшая разработка. Давайте внимательнее посмотрим, как они работают!

Фото: в отличие от раскаленный лампы накаливания (используемые в таких вещах, как фонари), которые сгорают относительно быстро, светодиоды чрезвычайно надежны - настолько, что они обычно припаиваются прямо к электронным платам. Они практически никогда не изнашиваются! Это крошечная светодиодная лампа с панели управления компьютерного принтера.

Разница между проводниками и изоляторами

Разница между проводниками и изоляторами

Фото: светодиоды намного меньше, чем лампочки, и потребляют на столько меньше энергии. Они особенно подходят для использования в приборных панелях, которые должны светиться часами. Сложите вместе много диодов, и вы сможете сделать столько же света, сколько и обычные лампы, но затрачивая на это меньше энергии.

Если вы знаете немного о электричество вы будете знать, что материалы делятся на две категории. Есть такие, которые позволяют электричеству проходить через них довольно хорошо, известные как проводники , а другие, которые практически не пропускают электричество, известны как изоляторы . металлы такие как медь а также золото примеры хороших проводников, в то время как пластики а также дерево типичные изоляторы.

В чем разница между проводником и изолятором? Твердые вещества соединяются вместе, когда их атомы связать В чем-то похожем на пластик электроны в атомах полностью заняты, связывая атомы в молекулы и удерживая молекулы вместе. Они не могут свободно передвигаться и проводить электричество. Но в проводнике атомы связаны друг с другом в другой структуре. Например, в металлах атомы образуют кристаллическую структуру (немного похожую на шарики одинакового размера, упакованные в коробку), и некоторые из их электронов могут свободно перемещаться по всему материалу, неся электричество по ходу движения.

Как работают полупроводники

Не все так аккуратно попадает в две категории проводника или изолятора. Положите достаточно большое напряжение на любой материал, и он станет проводником, будь то обычно изолятор или нет. Вот так работает молния. Когда облако движется по воздуху, накапливая электрический заряд, оно создает огромное напряжение между собой и землей. В конце концов, напряжение настолько велико, что воздух между облаком и землей (который обычно является изолятором) внезапно «ломается» и становится проводником - и вы получаете огромный заряд молнии, когда электричество течет через него.

Некоторые элементы, находящиеся в середине периодической таблицы (упорядоченная группировка химических элементов), обычно являются изоляторами, но мы можем превратить их в проводники с помощью химического процесса, называемого легированием. Мы называем эти материалы полупроводниками, а кремний и германий являются двумя наиболее известными примерами. Кремний, как правило, является изолятором, но если вы добавите несколько атомов элемента сурьмы, вы эффективно добавите несколько дополнительных электронов и дадите ему возможность проводить электричество. Кремний, измененный таким образом, называется n-типом (отрицательным типом), потому что дополнительные электроны (показанные здесь как черные капли) могут нести отрицательный электрический заряд через него.

Таким же образом, если вы добавляете атомы бора, вы эффективно отнимаете электроны от кремния и оставляете « дыры » там, где должны быть электроны. Этот тип кремния называется р-типом (положительный тип), потому что отверстия (показанные здесь как белые капли) могут перемещаться и нести положительный электрический заряд.

Работа: у кремния N-типа есть дополнительные электроны (черные пятна), в то время как у кремния р-типа не хватает электронов, которые мы можем рассматривать как «дополнительные дыры» (белые пятна).

Как работает соединительный диод

Интересные вещи случаются, когда вы начинаете соединять кремний p-типа и n-типа. Предположим, что вы соединяете кусочек кремния n-типа (с немного большим количеством электронов) с кусочком кремния p-типа (с немного большим количеством электронов). Что случится? Некоторые из дополнительных электронов в n-типе будут проникать через соединение (которое называется переходом) в отверстия в p-типе, поэтому с любой стороны от перехода мы получим нормальный кремний, образующийся снова, не слишком много ни слишком мало электронов в нем. Так как обычный кремний не проводит электричество, как и этот переход. Фактически он становится барьером между кремнием n-типа и p-типа, и мы называем его зоной обеднения, потому что он не содержит свободных электронов или дырок:

Предположим, вы подключили аккумулятор к этому маленькому соединению p-типа / n-типа. Что случится? Это зависит от того, каким образом подключен аккумулятор. Если вы положите его так, чтобы отрицательный вывод батареи соединялся с кремнием n-типа, а положительный вывод батареи соединялся с кремнием p-типа, зона истощения резко сокращалась. Электроны и дыры движутся поперек соединения в противоположных направлениях и течет ток. Это называется смещением вперед :

Однако, если вы измените направление тока, все, что происходит, - это то, что зона истощения становится шире. Все отверстия подталкивают к одному концу, все электроны подталкивают к другому концу, и ток вообще не течет. Это называется обратным смещением :

Вот как работает обычный диод и почему он позволяет электрическому току течь через него только одним способом. Думайте о диоде как о электрической улице с односторонним движением. ( Транзисторы Кстати, сделайте идею перехода еще дальше, поместив три разных куска полупроводникового материала рядом, а не два.)

Типы светодиодов

Типы светодиодов

Фото: светодиоды прозрачные, поэтому свет будет проходить через них. Вы можете увидеть два электрических контакта на одном конце и округлые объектив на другом конце. Линза помогает светодиоду генерировать яркий, сфокусированный луч света - как миниатюрная лампочка.

Светодиоды специально сконструированы таким образом, чтобы они излучали свет определенной длины волны, и они встроены в круглые пластиковые лампочки, чтобы сделать этот свет ярче и более концентрированным. Красные светодиоды излучают свет с длиной волны около 630–660 нанометров, который выглядит красным, когда мы видим его, в то время как синие светодиоды излучают свет с более короткими длинами волн около 430–500 нанометров, который мы видим синим. (Вы можете узнать больше о длинах волн света, излучаемых разноцветными светодиодами на этой удобной странице, OkSolar ). Вы также можете получить светодиоды, которые делают невидимым инфракрасный свет, который полезен в таких вещах, как лучи "волшебного глаза", которые вызывают фотоэлектрические элементы в таких вещах, как оптические детекторы дыма а также охранная сигнализация , Полупроводниковые лазеры работают аналогично светодиодам, но делают лучи света чище и точнее.

Кто изобрел светодиоды?

Кого мы должны поблагодарить за это фантастическое маленькое изобретение? Ник Холоняк : он придумал идею светодиодов в 1962 году, когда работал в компании General Electric. Возможно, вы захотите посмотреть короткое (4-минутное) видео о Жизнь и работа Ника Холоняка и его мысли о будущем светодиодов (любезно предоставлено Фондом Лемельсона); если вы чувствуете себя более технически настроенным, вы можете прочитать все о физике твердого тела за светодиодами в патентах, перечисленных в ссылках ниже.

Что хорошего в светодиодах?

Что хорошего в светодиодах

Фото: красные светодиоды, свисающие с верхней части контейнера, используются для проверки способа выращивания картофеля в космосе. Светодиоды больше подходят, чем обычный свет, потому что они не выделяют тепло (что может привести к высыханию растений). Красный свет, излучаемый этими светодиодами, позволяет фотосинтезировать растения (производить свет и воду) более эффективно. Фото любезно предоставлено Центр космических полетов им. Маршалла (NASA-MSFC) ,

В двух словах:

  • Они крошечные и относительно недорогие.
  • Их легко контролировать с помощью электроники.
  • Они длятся практически навсегда. Это делает их блестящими для светофоров.
  • Они излучают свет электронным способом, не нагреваясь, а это означает, что они экономят много энергии.

Что дальше для светодиодов?

Что дальше для светодиодов

Рисунок: Структура раннего дизайна для светодиода синего света, построенного из нескольких слоев на сапфире (подложка Al 2 O 3. Цифры на рисунке указывают: 1 = подложка сапфира; 2 = буферный слой нитрида алюминия; 3 = n слой типа из нитрида галлия, легированного кремнием, 4 = полуизолирующий слой полу-p-типа из нитрида индия-галлия, 5 = слой плакированного нитрида алюминия и галлия алюминия p-типа, 6 = слой p-типа из нитрида галлия легированный магнием; 7 = алюминиевый положительный электрод; 8 = алюминиевый отрицательный электрод; 9 = изолирующая канавка между электродами. В этом случае светодиод излучает свет вниз, как показано желтой стрелкой. Патент США 5,862,167: Светоизлучающее полупроводниковое устройство, использующее соединение нитрида галлия Мичинари Сасса и др. (соавторами являются лауреаты Нобелевской премии Исаму Акасаки и Хироши Амано), предоставлено Бюро по патентам и товарным знакам США.

Это лучшая часть пяти десятилетий, с тех пор как Ник Холоняк изобрел светодиод, но технология все еще развивается. В 1970-х годах ученые обнаружили, что они могут изготавливать светодиоды из органических материалов (на основе углерода), создавая ОСИД (органические светодиоды), которые сейчас становятся популярными в тонких, плоских, а иногда даже гибких дисплеях. Два десятилетия спустя три ученых японского происхождения (Исаму Акасаки, Хироши Амано и Шуджи Накамура) изобрели светодиоды синего цвета с использованием полупроводникового нитрида галлия, заработав им Нобелевская премия по физике в 2014 году , Красные и зеленые светодиоды использовались годами - если вы помните ранние цифровые часы, вы будете знать, что их светодиодные дисплеи всегда были красными, но синий свет всегда оказывался неуловимым. Победа над синим светодиодом позволила получить идеальный белый свет (либо путем сочетания красного, зеленого и синего светодиодов, либо путем освещения синего света через белый люминофор), что позволило энергосберегающим светодиодным лампам эффективно конкурировать со старыми и менее эффективные технологии, такие как лампы накаливания а также компактные люминесцентные лампы (КЛЛ) , В настоящее время светодиоды из нитрида галлия находят применение и в полноцветных цветных дисплеях: они намного ярче и значительно эффективнее конкурентов. LCD дисплеи и OLEDs, хотя не очень хороши при больших размерах экрана.

Похожие

Кто сверху 7
"Кто сверху?" 7 сезон 2018 - это юмористической шоу, которое снято по формату "Battle of the Sexes" телекомпании "Talpa". В нем соревнуются две звездные команды противоположного пола. Им предстоит принять участие в забавных конкурсах, чтоб выиграть Солидный денежный приз. Напомним, что все средства, выигранные в конкурсах, передаются на благотворительность. 5 5 1 Команды звезд в 7 сезоне проекта Нового канала "Хто зверху?" возглавляют украинский комик и
Как решить уравнение 6: 2 (2 + 1)
... работают над деятельностью (математики, компьютерщики), используют скобки даже чаще, чем это необходимо, именно из-за уникальности такой записи. Самый безопасный способ - сохранить это действие: (6: 2) (2 + 1) = 9 ". Мы попросили мнение другого математика, который подтверждает это мнение и подчеркивает, что это не математическая проблема, а только вопрос самой записи, которая может вводить в заблуждение.
Что означает «очередь»?
... имович-Сикорска «Очередь» - настольная игра, которая заставляет вас чувствовать себя как в PRL. мат. Пресс-релизы Во времена PRL лозунг «очередь» чаще ассоциировался не с коммуникацией, а с несколькими или даже несколькими десятками часов показа любого товара. Чтобы освежить память о тех, кто практиковал PRL самостоятельно, и дать картину тем, кто ассоциирует это время только со школьными учебниками, Институт национальной памяти выпустил настольную игру, созданную
Что такое огневая резка?
Процесс, известный под многими именами Процесс, часто называемый пламенной резкой, известен под многими названиями, такими как кислородно-ацетиленовая резка, кислородно-газовая резка, сжигание кислорода, сжигание стали и другие термины, которые слишком многочисленны для упоминания. Процессу сейчас около 111-112 лет, так как он был запатентован в 1901 году Томасом Флетчером. Одним из первых коммерческих приложений было то, что британцы называли «несанкционированной банковской
Как вы пишете словарь?
... как лексикографическая коллекция языковых сомнений, это находка для исследований, касающихся грамматических, орфографических и стилистических вариаций. Профессор Матильда Хенниг ( ZMI раздел 3 ) было разрешено взять на себя захватывающую задачу помочь сформировать Dudenband 9 в качестве издателя и автора в области грамматики. В своем выступлении она рассказывает о целях и трудностях, возникающих при написании словаря Дюдена.
Ой, кто, Николая любит ...
Написание планов на 2012 год, отчетность за год, уходит, новогодняя кампания на радио "съедает" все свободное время. Поэтому блогерне ​​жизнь немного хромает. Но, вспомнить такое ожидаемое и желаемое праздник, как день Святого Николая, невозможно. Ведь и я, хоть и достаточно взрослый, в чудеса верю :-) Вот такое чудо произошло с моими коллегами из детской библиотеки. То, что они все творческие, певучие, хозяйственные - я догадывалась. Но, что такие придумковати да еще и с золотыми
Как добавить цитату в Википедии, как эксперт википедии писатель
Из всех тегов, которые редакторы размещают в верхней части статей Википедии, тег «нехватка ссылок» - это тот, который меня больше всего беспокоит. Если статья не имеет ссылок, тогда редактор должен либо добавить ту, которая подходит, рекомендовать статью для удаления (как если они не могут найти ссылку, подходящую достаточно, то в надежных источниках нет значительного охвата для установления заметности), либо просто переместить на. Размещение этих значков позора в верхней части статей - огромная
МастерШеф 16 выпуск: кто покинул шоу
... ики в черных фартуках сами не готовили. В шестнадцатом выпуске кулинарного проекта "МастерШеф" 8 сезона, который вышел в эфире телеканала СТБ 17 октября в 20:00, состоялась шестая в сезоне 8 кулинарная битва черных фартуков. На битве черной тройке участникам в черных фартуках предстояло пройти высший этап профессиональных
Анализ фотографии как художественно-эстетического предмета
Почему анализ фотографии был представлен на примере картины, тем более что статья появляется на портале фотографии в отраслевом портале? Причина довольно прозаическая. Из моего впечатления следует, что очень большая часть людей, интересующихся фотографией, не любит живопись, в то же время ругаясь с новым оборудованием и программным обеспечением для обработки фотофайлов. Более того, он оценивает фотографии, не используя соответствующие эстетические категории оценки изображений, часто чрезмерно
Связь между спортом и хип-хопом
... как спорт. Хип-хоп очень конкурентоспособен, и из-за соревновательного характера, иногда возникают «говядины». Постоянно идет борьба за лучшую лирику и лучшую работу. Рэперы стремятся уйти от своих сверстников, и хотя между ними все еще сохраняется уважение, рэперы хотят беспощадно их уничтожить. Это то же самое мышление в спорте. Но что меня поразило, так это уважение и восхищение, которое испытывают спортсмены и рэперы друг к другу. Спортсмены воспринимают культуру хип-хопа из-за
Как использовать карту феншуй багуа
Ориентировать карту фэн-шуй-багуа очень просто, нужно просто следовать некоторым простым правилам фэн-шуй. Обычно вы выравниваете диаграмму багуа с входной дверью. Входная дверь - это устье чи - именно там вся энергия входит в ваш дом. Однако, если ваша входная дверь заблокирована или НИКОГДА не используется, выровняйте карту фен-шуй-багуа с наиболее часто используемой дверью. Чтобы выровнять карту багуа, представьте, что вы смотрите вниз на свой дом с высоты птичьего полета, а затем

Комментарии

Как, когда бандит все еще взламывал телефон, прежде чем выйти, потому что они спросили может ли он, как айтишник, еще мог сказать, что не может делать то, что потом?
Почти пять лет за ее плечами (и недавнее откровение о том, что « Grand Theft Auto V «Это самый кассовый развлекательный релиз - но не франшиза - в истории человечества), поэтому неудивительно, что Grand Theft Auto Online изобилует своими делами. На самом деле, огромный объем действий и диверсий, которые теперь доступны, немного ошеломляет, и навигация по этим опциям с помощью странного гибрида игрового телефона и глубоких меню
Карты Google используются миллионами людей каждый день, и вы можете быть одним из них, но как это на самом деле работает и как Google так хорошо поддерживает свою точность?
Карты Google используются миллионами людей каждый день, и вы можете быть одним из них, но как это на самом деле работает и как Google так хорошо поддерживает свою точность? Прочитайте больше ,
Потому что как объяснить тот факт, что у героини, которую играет Эмила Кларк, уже есть партнерша, но не видит необходимости говорить ему, что она влюбилась в другого?
Потому что как объяснить тот факт, что у героини, которую играет Эмила Кларк, уже есть партнерша, но не видит необходимости говорить ему, что она влюбилась в другого? Иногда у вас возникает ощущение, что все ее ошибки и - в конечном итоге - отсутствие лояльности объясняется тем, что Уилл отключен. Тем не менее, это не кажется хорошим аргументом в ситуации, когда другой человек совершенно излишне ранен. Даже если это так же здорово, как рыба.
Скалли говорит, что ее беременность невозможна, потому что в оригинальном сериале мы узнали, что она бесплодна, о чем она говорит?
Скалли говорит, что ее беременность невозможна, потому что в оригинальном сериале мы узнали, что она бесплодна, о чем она говорит? Да, ее первая беременность была чудесной, и, конечно, ее вторая беременность была чудесной, и тем более, учитывая тот факт, что в сериале она играет 53 года. Это не неслыханно. Женщины рожали в возрасте 70 лет. Как она сказала Малдеру в конце третьего эпизода, она была в конце этого путешествия. Вы сказали, что Джиллиан хочет уйти из-за
Как только вы закончите нырять с акулами или исследовать любимый паб Чарльза Диккенса, что произойдет, если у вас не останется на что посмотреть?
Как только вы закончите нырять с акулами или исследовать любимый паб Чарльза Диккенса, что произойдет, если у вас не останется на что посмотреть? Ну, если ты сделаешь, во-первых, позор тебе. Во-вторых, функция «Мне повезет» (обозначенная значком кубика) предназначена для вас. Google обслуживает случайные веб-страницы с помощью кнопки с тем же именем, пока большинство из нас помнит; Версия Земли во многом такая же. Нажмите на кубик, и вы будете перенесены в цифровом виде в дальний угол земного
Что, как свои тексты писатели создают не сами, а лишь «принимают», как антенны, указания своих «доноров» с таинственной Страны зазеркалье?
Что, как свои тексты писатели создают не сами, а лишь «принимают», как антенны, указания своих «доноров» с таинственной Страны зазеркалье? И кто такие эти доноры? Увлекательная мистически-фантастическая история о том, откуда и какой ценой приходит вдохновение! Сергей Лобода « время Лилит » «Роман« Время Лилит »в очередной раз доказывает, что
Вам иногда интересно, что заставляет некоторые рекламные объявления привлекать клиентов, как магнит, в то время как большинство из них совершенно неэффективны?
Вам иногда интересно, что заставляет некоторые рекламные объявления привлекать клиентов, как магнит, в то время как большинство из них совершенно неэффективны? Если так, то стоит познакомиться с Джоном Кэплом. Человек, посвятивший всю свою профессиональную жизнь поиску ответа на этот вопрос. Он не верил никаким словам о действии рекламы, пока не проверил ее и не проверил на практике. Вы хотите знать, какие выводы приходят из его опыта? Обязательно прочитайте эту статью. Удивительное
Теперь я думаю, что это было плохо, он послал подозрительных людей, чтобы показать мне, что мир принадлежит ему и что?
Теперь я думаю, что это было плохо, он послал подозрительных людей, чтобы показать мне, что мир принадлежит ему и что? Я не сбегу. Иногда я слышал лай собаки в комнате. Кошмар без конца. У меня уже был план самоубийства. Во имя Иисуса я отрекся от зла Чем больше я молился, тем более измотанным я был. Моя сила вернулась, когда другие молились за меня. Было много молитв. Когда человек достаточно силен, чтобы осознавать серьезность проблемы, он должен торжественно отказаться
Как я узнал от Качпера, что не уделяю ему так много внимания, как раньше?
Как я узнал от Качпера, что не уделяю ему так много внимания, как раньше? И он был прав, с чем я согласился, но мне пришлось объяснить ему, что малышу нужно больше присутствовать с моей матерью, потому что она не может измениться или прокормить себя. Я знаю, что их нельзя заставлять играть с ним, потому что это не их обязанность, я предпочитаю, чтобы игры с ним выходили непосредственно от них, а не потому, что мы им командуем. Потому что это будет необходимо и не
Я не знаю, в чем прикрытие, но я должен признать, что когда я беру эту книгу где-то «между людьми», я не могу отделаться от прохожих и друзей, которые со смехом на устах спрашивают «что это?
Я не знаю, в чем прикрытие, но я должен признать, что когда я беру эту книгу где-то «между людьми», я не могу отделаться от прохожих и друзей, которые со смехом на устах спрашивают «что это?». Последняя идея подарка - идеальная книга для традиционных польских праздников без снега и со свечой Caritas на столе. Звучит цинично? Тут не о чем смеяться. Стереотипы обидны, и Батор более или менее осознанно сделал их целым романом. Она выбрала худшее, описав разделение
Я знаю, что это не будет так, потому что, как кто-то заметил выше, Остин немного подшучивает, но зачем над чем-то подшучивать, если это не стоит вашего времени для начала?
Я знаю, что это не будет так, потому что, как кто-то заметил выше, Остин немного подшучивает, но зачем над чем-то подшучивать, если это не стоит вашего времени для начала? Мне нужно еще раз взглянуть на эти предложения, как только я закончу S & S! А пока я просто отправлюсь в библиотеку книг для чтения! Спасибо за статью! 29 Врем Хотя

Что хорошего в светодиодах?
Что дальше для светодиодов?
В чем разница между проводником и изолятором?
Что случится?
Что случится?
Кто изобрел светодиоды?
Кого мы должны поблагодарить за это фантастическое маленькое изобретение?
Что хорошего в светодиодах?
Что дальше для светодиодов?
Команды звезд в 7 сезоне проекта Нового канала "Хто зверху?