LED ရဲ့ အလင်းရောင်အခြေခံမူ

အားလုံးအားပြန်သွင်းနိုင်သော အလုပ်မီး၊ သယ်ဆောင်ရလွယ်ကူသော စခန်းချမီးနှင့်ဘက်စုံသုံး မီးအိမ်LED မီးသီးအမျိုးအစားကိုသုံးပါ။ diode led ၏နိယာမကိုနားလည်ရန်၊ ပထမဦးစွာ semiconductor များ၏အခြေခံအသိပညာကိုနားလည်ရန်လိုအပ်သည်။ semiconductor ပစ္စည်းများ၏လျှပ်ကူးဂုဏ်သတ္တိများသည် လျှပ်ကူးပစ္စည်းများနှင့် insulator များကြားတွင်ရှိသည်။ ၎င်း၏ထူးခြားသောအင်္ဂါရပ်များမှာ- semiconductor ကိုပြင်ပအလင်းရောင်နှင့်အပူအခြေအနေများကလှုံ့ဆော်သောအခါ၊ ၎င်း၏လျှပ်ကူးနိုင်စွမ်းသည်သိသိသာသာပြောင်းလဲသွားလိမ့်မည်။ သန့်စင်သော semiconductor ထဲသို့မသန့်စင်မှုအနည်းငယ်ထည့်ခြင်းသည်လျှပ်စစ်စီးကူးနိုင်စွမ်းကိုသိသိသာသာတိုးစေသည်။ ဆီလီကွန် (Si) နှင့်ဂျာမေနီယမ် (Ge) တို့သည်ခေတ်မီအီလက်ထရွန်နစ်ပစ္စည်းများတွင်အသုံးအများဆုံး semiconductor များဖြစ်ပြီး၎င်းတို့၏အပြင်ဘက်အီလက်ထရွန်များသည်လေးခုဖြစ်သည်။ ဆီလီကွန်သို့မဟုတ်ဂျာမေနီယမ်အက်တမ်များသည်ပုံဆောင်ခဲတစ်ခုဖွဲ့စည်းသောအခါ၊ အိမ်နီးချင်းအက်တမ်များသည်အပြန်အလှန်အကျိုးသက်ရောက်သောကြောင့်အပြင်ဘက်အီလက်ထရွန်များသည်အက်တမ်နှစ်ခုဖြင့်မျှဝေပြီးပုံဆောင်ခဲတွင် covalent bond structure ကိုဖွဲ့စည်းသည်၊ ၎င်းသည်ကန့်သတ်ချက်အနည်းငယ်သာရှိသောမော်လီကျူးဖွဲ့စည်းပုံဖြစ်သည်။ အခန်းအပူချိန် (300K) တွင်၊ အပူလှုံ့ဆော်မှုသည်အပြင်ဘက်အီလက်ထရွန်အချို့ကို covalent bond မှခွဲထွက်ပြီး free electrons များဖြစ်လာရန်လုံလောက်သောစွမ်းအင်ရရှိစေသည်၊ ဤလုပ်ငန်းစဉ်ကို intrinsic excitation ဟုခေါ်သည်။ electron သည် unbound မှ free electron ဖြစ်လာပြီးနောက်၊ covalent bond တွင် vacancy တစ်ခုကျန်ရှိသည်။ ဤ vacancy ကို hole ဟုခေါ်သည်။ အပေါက်တစ်ခု၏ အသွင်အပြင်သည် တစ်ပိုင်းလျှပ်ကူးပစ္စည်းနှင့် လျှပ်ကူးပစ္စည်းကို ခွဲခြားသတ်မှတ်ပေးသည့် အရေးကြီးသော အင်္ဂါရပ်တစ်ခုဖြစ်သည်။

ဖော့စဖရပ်စ်ကဲ့သို့သော pentavalent မသန့်စင်မှုအနည်းငယ်ကို intrinsic semiconductor ထဲသို့ထည့်လိုက်သောအခါ၊ အခြား semiconductor အက်တမ်များနှင့် covalent bond ဖွဲ့စည်းပြီးနောက်တွင် အပိုအီလက်ထရွန်တစ်ခုရှိလိမ့်မည်။ ဤအပိုအီလက်ထရွန်သည် bond ကိုဖယ်ရှားပြီး free electron ဖြစ်လာရန် အလွန်သေးငယ်သောစွမ်းအင်သာလိုအပ်သည်။ ဤမသန့်စင်မှုအမျိုးအစားကို electronic semiconductor (N-type semiconductor) ဟုခေါ်သည်။ သို့သော်၊ intrinsic semiconductor ထဲသို့ trivalent elemental မသန့်စင်မှုများ (ဥပမာ boron စသည်) အနည်းငယ်ထည့်လိုက်သောအခါ၊ အပြင်ဘက်အလွှာတွင် အီလက်ထရွန်သုံးခုသာရှိသောကြောင့်၊ ပတ်ဝန်းကျင်ရှိ semiconductor အက်တမ်များနှင့် covalent bond ဖွဲ့စည်းပြီးနောက်၊ ပုံဆောင်ခဲတွင် လစ်လပ်နေရာတစ်ခုဖန်တီးပေးလိမ့်မည်။ ဤမသန့်စင်မှုအမျိုးအစားကို hole semiconductor (P-type semiconductor) ဟုခေါ်သည်။ N-type နှင့် P-type semiconductor များကိုပေါင်းစပ်သောအခါ၊ ၎င်းတို့၏ junction တွင် free electrons နှင့် holes များ၏အာရုံစူးစိုက်မှုတွင် ကွာခြားချက်ရှိသည်။ electrons နှင့် holes နှစ်ခုစလုံးသည် နိမ့်သောအာရုံစူးစိုက်မှုဆီသို့ ပျံ့နှံ့သွားပြီး၊ အားသွင်းထားသော်လည်း မရွေ့လျားနိုင်သော အိုင်းယွန်းများကို ချန်ထားခဲ့ပြီး N-type နှင့် P-type ဒေသများ၏ မူလလျှပ်စစ်ကြားနေမှုကို ဖျက်ဆီးသည်။ ဤမရွေ့လျားနိုင်သော အားသွင်းအမှုန်များကို အာကာသအားသွင်းမှုများဟု မကြာခဏခေါ်ဆိုလေ့ရှိပြီး ၎င်းတို့သည် N နှင့် P ဒေသများ၏ မျက်နှာပြင်အနီးတွင် စုစည်းနေပြီး PN junction အဖြစ်လူသိများသော အလွန်ပါးလွှာသော အာကာသအားသွင်းဒေသကို ဖွဲ့စည်းသည်။

PN junction (P-type ၏ တစ်ဖက်ခြမ်းသို့ positive voltage) ၏ နှစ်ဖက်စလုံးသို့ forward bias voltage တစ်ခု သက်ရောက်စေသောအခါ၊ အပေါက်များနှင့် free electron များသည် အချင်းချင်း ရွေ့လျားကာ internal electric field တစ်ခုကို ဖန်တီးပေးသည်။ ထို့နောက် အသစ်ထိုးသွင်းထားသော အပေါက်များသည် free electron များနှင့် ပြန်လည်ပေါင်းစပ်ပြီး တစ်ခါတစ်ရံတွင် ဖိုတွန်ပုံစံဖြင့် အပိုစွမ်းအင်ကို ထုတ်လွှတ်ပြီး led များမှ ထုတ်လွှတ်သော အလင်းဖြစ်သည်။ ထိုကဲ့သို့သော spectrum သည် အတော်လေး ကျဉ်းမြောင်းပြီး ပစ္စည်းတစ်ခုစီတွင် မတူညီသော band gap ရှိသောကြောင့် ထုတ်လွှတ်သော ဖိုတွန်များ၏ wavelength များ မတူညီသောကြောင့် led များ၏ အရောင်များကို အသုံးပြုသော အခြေခံပစ္စည်းများဖြင့် ဆုံးဖြတ်သည်။