ديودهاي نوراني چگونه كار مي كنند؟

ديودهاي نوراني كه به آنها ديودها نيز گفته مي شود و در دنياي الكترونيك به اين نام شناخته مي شوند كابرد زيادي دارند. آنها براي اهداف گوناگون در لوازم و تجهيزات مختلف بكار گرفته مي شوند. آنها براي پالسهاي ساعت ديجيتال digital clocks ، انتقال اطلاعات و سيگنالها از كنترلهاي راه دور و روشن كردن فضاي ساعت استفاده مي شوند. آنها را بصورت مجموعه اي (به تعداد زياد) مي توان در برخي تلويزيونها (jumbo TV) و چراغهاي راهنمايي رانندگي يافت. اصولاً LED ها، لامپهايي هستند كه براحتي در مدار الكترونيكي قابل نصب هستند. برخلاف لامپهاي متداول ديگر داراي رشته هاي نازك و مارپيچ نيستند. آنها در حين كار توليد گرماي زياد نمي كنند. اين ديودها بر اثر عبور الكترونها از ماده نيمه هادي نورافشاني مي كنند، انواع كنوني آن به اندازه يك ترانزيستور استاندارد است.

در اين مقاله اصول ساده عملكرد اين ديود توضيح داده مي شود و برخي اصول مربوط به نورافشاني و فرآيند ايجاد شده در حين روشن شدن آن تشريح شده اند.

يك ديود چيست؟

ديود ساده ترين نوع يك قطعه نيمه هادي است. در بيان متداول، نيمه هادي، ماده اي است كه توانايي عبور جريانهاي گوناگون را دارد. اكثر نيمه هاديها داراي خاصيت هدايت ضعيف هستند و اين ويژگي بدليل وجود ناخالصي در آنها ايجاد شده است. فرآيند افزودن ناخالصي به ماده را doping مي نامند. در مورد LED ها، داده هاي نوعاً آلومينيم، گاليم و آرشيك است. تمام آنها داراي مقاديري ناخالصي بوده، محدوده و فضاي اتمي آنها در كنار هم قرار دارند و هيچ الكترون آزادي براي عبور جريان الكتريكي از آنها جدا نمي شود. در اينگونه مواد، توازن و تعادل اتمي بر هم خورده و سبب جابجايي الكترونها يا حفره ها مي شوند. اين امر سبب مي شود كه خاصيت هدايت آنها افزايش پيدا كند. يك نيمه هادي با الكترونهاي اضافي (بيشتر)، داده نوع N ناميده مي شود و داراي ذرات با بار حتمي زياد است. در ماده نوع N الكترونهاي آزاد بصورت بار منفي آزادانه به طرف فضاي مثبت حركت مي كنند. يك نيمه هادي با حفره هاي زياد، نيمه هادي نوع P ناميده مي شود. در اين ماده ذرات داراي بار مثبت زيادي هستند. الكترونها در اين حالت مي توانند از يك حفره به حفره ديگر پرش كنند و سبب شود كه فضاي منفي به طرف فضاي مثبت