ಎಲ್ಇಡಿ ಏಕೆ ಬೆಳಕನ್ನು ಹೊರಸೂಸುತ್ತದೆ?

ಬೆಳಕು-ಹೊರಸೂಸುವ ಡಯೋಡ್ ವಿಶೇಷ ಡಯೋಡ್ ಆಗಿದೆ. ಸಾಮಾನ್ಯ ಡಯೋಡ್‌ಗಳಂತೆ, ಬೆಳಕು-ಹೊರಸೂಸುವ ಡಯೋಡ್‌ಗಳು ಅರೆವಾಹಕ ಚಿಪ್‌ಗಳಿಂದ ಕೂಡಿದೆ. ಈ ಅರೆವಾಹಕ ವಸ್ತುಗಳು p ಮತ್ತು n ರಚನೆಗಳನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸಲು ಪೂರ್ವ-ಇಂಪ್ಲಾಂಟ್ ಅಥವಾ ಡೋಪ್ ಮಾಡಲಾಗುತ್ತದೆ.

ಇತರ ಡಯೋಡ್‌ಗಳಂತೆ, ಬೆಳಕು-ಹೊರಸೂಸುವ ಡಯೋಡ್‌ನಲ್ಲಿನ ಪ್ರವಾಹವು p ಧ್ರುವದಿಂದ (ಆನೋಡ್) n ಧ್ರುವಕ್ಕೆ (ಕ್ಯಾಥೋಡ್) ಸುಲಭವಾಗಿ ಹರಿಯುತ್ತದೆ, ಆದರೆ ವಿರುದ್ಧ ದಿಕ್ಕಿನಲ್ಲಿ ಅಲ್ಲ. ಎರಡು ವಿಭಿನ್ನ ವಾಹಕಗಳು: ರಂಧ್ರಗಳು ಮತ್ತು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳು ವಿದ್ಯುದ್ವಾರಗಳಿಂದ ವಿವಿಧ ಎಲೆಕ್ಟ್ರೋಡ್ ವೋಲ್ಟೇಜ್‌ಗಳ ಅಡಿಯಲ್ಲಿ p ಮತ್ತು n ರಚನೆಗಳಿಗೆ ಹರಿಯುತ್ತವೆ. ರಂಧ್ರಗಳು ಮತ್ತು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳು ಸಂಧಿಸಿದಾಗ ಮತ್ತು ಮರುಸಂಯೋಜಿಸಿದಾಗ, ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳು ಕಡಿಮೆ ಶಕ್ತಿಯ ಮಟ್ಟಕ್ಕೆ ಬೀಳುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಫೋಟಾನ್‌ಗಳ ರೂಪದಲ್ಲಿ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಬಿಡುಗಡೆ ಮಾಡುತ್ತವೆ (ಫೋಟಾನ್‌ಗಳನ್ನು ನಾವು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಬೆಳಕು ಎಂದು ಕರೆಯುತ್ತೇವೆ).

ಇದು ಹೊರಸೂಸುವ ಬೆಳಕಿನ ತರಂಗಾಂತರವನ್ನು (ಬಣ್ಣ) p ಮತ್ತು n ರಚನೆಗಳನ್ನು ರೂಪಿಸುವ ಅರೆವಾಹಕ ವಸ್ತುಗಳ ಬ್ಯಾಂಡ್‌ಗ್ಯಾಪ್ ಶಕ್ತಿಯಿಂದ ನಿರ್ಧರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ.

ಸಿಲಿಕಾನ್ ಮತ್ತು ಜರ್ಮೇನಿಯಮ್ ಪರೋಕ್ಷ ಬ್ಯಾಂಡ್‌ಗ್ಯಾಪ್ ವಸ್ತುಗಳಾಗಿರುವುದರಿಂದ, ಕೋಣೆಯ ಉಷ್ಣಾಂಶದಲ್ಲಿ, ಈ ವಸ್ತುಗಳಲ್ಲಿನ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ರಂಧ್ರಗಳ ಮರುಸಂಯೋಜನೆಯು ವಿಕಿರಣವಲ್ಲದ ಪರಿವರ್ತನೆಯಾಗಿದೆ. ಅಂತಹ ಪರಿವರ್ತನೆಗಳು ಫೋಟಾನ್‌ಗಳನ್ನು ಬಿಡುಗಡೆ ಮಾಡುವುದಿಲ್ಲ, ಆದರೆ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಶಾಖ ಶಕ್ತಿಯನ್ನಾಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸುತ್ತದೆ. ಆದ್ದರಿಂದ, ಸಿಲಿಕಾನ್ ಮತ್ತು ಜರ್ಮೇನಿಯಮ್ ಡಯೋಡ್‌ಗಳು ಬೆಳಕನ್ನು ಹೊರಸೂಸುವುದಿಲ್ಲ (ಅವು ಕಡಿಮೆ ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ಬೆಳಕನ್ನು ಹೊರಸೂಸುತ್ತವೆ, ಇದನ್ನು ವಿಶೇಷ ಕೋನದಲ್ಲಿ ಕಂಡುಹಿಡಿಯಬೇಕು ಮತ್ತು ಬೆಳಕಿನ ಹೊಳಪು ಸ್ಪಷ್ಟವಾಗಿಲ್ಲ).

ಬೆಳಕು-ಹೊರಸೂಸುವ ಡಯೋಡ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ಬಳಸಲಾಗುವ ವಸ್ತುಗಳು ಎಲ್ಲಾ ನೇರ ಬ್ಯಾಂಡ್‌ಗ್ಯಾಪ್ ವಸ್ತುಗಳಾಗಿವೆ, ಆದ್ದರಿಂದ ಶಕ್ತಿಯು ಫೋಟಾನ್‌ಗಳ ರೂಪದಲ್ಲಿ ಬಿಡುಗಡೆಯಾಗುತ್ತದೆ. ಈ ನಿಷೇಧಿತ ಬ್ಯಾಂಡ್ ಶಕ್ತಿಗಳು ಸಮೀಪದ ಅತಿಗೆಂಪು, ಗೋಚರ ಅಥವಾ ನೇರಳಾತೀತ ಬ್ಯಾಂಡ್‌ಗಳಲ್ಲಿನ ಬೆಳಕಿನ ಶಕ್ತಿಗೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿವೆ.

ಈ ಮಾದರಿಯು ವಿದ್ಯುತ್ಕಾಂತೀಯ ವರ್ಣಪಟಲದ ಅತಿಗೆಂಪು ಭಾಗದಲ್ಲಿ ಬೆಳಕನ್ನು ಹೊರಸೂಸುವ ಎಲ್ಇಡಿಯನ್ನು ಅನುಕರಿಸುತ್ತದೆ.

ಅಭಿವೃದ್ಧಿಯ ಆರಂಭಿಕ ಹಂತಗಳಲ್ಲಿ, ಗ್ಯಾಲಿಯಂ ಆರ್ಸೆನೈಡ್ (GaAs) ಅನ್ನು ಬಳಸುವ ಬೆಳಕು-ಹೊರಸೂಸುವ ಡಯೋಡ್‌ಗಳು ಅತಿಗೆಂಪು ಅಥವಾ ಕೆಂಪು ಬೆಳಕನ್ನು ಮಾತ್ರ ಹೊರಸೂಸುತ್ತವೆ. ವಸ್ತು ವಿಜ್ಞಾನದ ಪ್ರಗತಿಯೊಂದಿಗೆ, ಹೊಸದಾಗಿ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಿದ ಬೆಳಕು-ಹೊರಸೂಸುವ ಡಯೋಡ್‌ಗಳು ಹೆಚ್ಚಿನ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ ಆವರ್ತನಗಳೊಂದಿಗೆ ಬೆಳಕಿನ ಅಲೆಗಳನ್ನು ಹೊರಸೂಸುತ್ತವೆ. ಇಂದು, ವಿವಿಧ ಬಣ್ಣಗಳ ಬೆಳಕು-ಹೊರಸೂಸುವ ಡಯೋಡ್ಗಳನ್ನು ಮಾಡಬಹುದು.

ಡಯೋಡ್‌ಗಳನ್ನು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಎನ್-ಟೈಪ್ ತಲಾಧಾರದಲ್ಲಿ ನಿರ್ಮಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಪಿ-ಟೈಪ್ ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್‌ನ ಪದರವನ್ನು ಅದರ ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿ ಠೇವಣಿ ಮಾಡಲಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ವಿದ್ಯುದ್ವಾರಗಳೊಂದಿಗೆ ಒಟ್ಟಿಗೆ ಸಂಪರ್ಕಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. P- ಮಾದರಿಯ ತಲಾಧಾರಗಳು ಕಡಿಮೆ ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿದೆ, ಆದರೆ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಅನೇಕ ವಾಣಿಜ್ಯ ಬೆಳಕು-ಹೊರಸೂಸುವ ಡಯೋಡ್‌ಗಳು, ವಿಶೇಷವಾಗಿ GaN/InGaN, ನೀಲಮಣಿ ತಲಾಧಾರಗಳನ್ನು ಸಹ ಬಳಸುತ್ತವೆ.

ಎಲ್ಇಡಿಗಳನ್ನು ತಯಾರಿಸಲು ಬಳಸುವ ಹೆಚ್ಚಿನ ವಸ್ತುಗಳು ಹೆಚ್ಚಿನ ವಕ್ರೀಕಾರಕ ಸೂಚ್ಯಂಕಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿವೆ. ಇದರರ್ಥ ಹೆಚ್ಚಿನ ಬೆಳಕಿನ ಅಲೆಗಳು ಗಾಳಿಯೊಂದಿಗೆ ಇಂಟರ್ಫೇಸ್ನಲ್ಲಿರುವ ವಸ್ತುವಿನೊಳಗೆ ಪ್ರತಿಫಲಿಸುತ್ತದೆ. ಆದ್ದರಿಂದ, ಬೆಳಕಿನ ತರಂಗ ಹೊರತೆಗೆಯುವಿಕೆ ಎಲ್ಇಡಿಗಳಿಗೆ ಪ್ರಮುಖ ವಿಷಯವಾಗಿದೆ, ಮತ್ತು ಬಹಳಷ್ಟು ಸಂಶೋಧನೆ ಮತ್ತು ಅಭಿವೃದ್ಧಿ ಈ ವಿಷಯದ ಮೇಲೆ ಕೇಂದ್ರೀಕೃತವಾಗಿದೆ.

ಎಲ್ಇಡಿಗಳು (ಬೆಳಕು ಹೊರಸೂಸುವ ಡಯೋಡ್ಗಳು) ಮತ್ತು ಸಾಮಾನ್ಯ ಡಯೋಡ್ಗಳ ನಡುವಿನ ಪ್ರಮುಖ ವ್ಯತ್ಯಾಸವೆಂದರೆ ಅವುಗಳ ವಸ್ತುಗಳು ಮತ್ತು ರಚನೆ, ಇದು ವಿದ್ಯುತ್ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಬೆಳಕಿನ ಶಕ್ತಿಯನ್ನಾಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸುವಲ್ಲಿ ಅವುಗಳ ದಕ್ಷತೆಯಲ್ಲಿ ಗಮನಾರ್ಹ ವ್ಯತ್ಯಾಸಗಳಿಗೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ. ಎಲ್ಇಡಿಗಳು ಏಕೆ ಬೆಳಕನ್ನು ಹೊರಸೂಸುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಸಾಮಾನ್ಯ ಡಯೋಡ್ಗಳು ಏಕೆ ಹೊರಸೂಸುವುದಿಲ್ಲ ಎಂಬುದನ್ನು ವಿವರಿಸಲು ಕೆಲವು ಪ್ರಮುಖ ಅಂಶಗಳು ಇಲ್ಲಿವೆ:

ವಿವಿಧ ವಸ್ತುಗಳು:ಎಲ್ಇಡಿಗಳು III-V ಸೆಮಿಕಂಡಕ್ಟರ್ ವಸ್ತುಗಳನ್ನು ಬಳಸುತ್ತವೆ ಉದಾಹರಣೆಗೆ ಗ್ಯಾಲಿಯಂ ಆರ್ಸೆನೈಡ್ (GaAs), ಗ್ಯಾಲಿಯಂ ಫಾಸ್ಫೈಡ್ (GaP), ಗ್ಯಾಲಿಯಂ ನೈಟ್ರೈಡ್ (GaN), ಇತ್ಯಾದಿ. ಈ ವಸ್ತುಗಳು ನೇರ ಬ್ಯಾಂಡ್‌ಗ್ಯಾಪ್ ಅನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತವೆ, ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳು ನೇರವಾಗಿ ಫೋಟಾನ್‌ಗಳನ್ನು (ಬೆಳಕು) ಜಿಗಿಯಲು ಮತ್ತು ಬಿಡುಗಡೆ ಮಾಡಲು ಅನುವು ಮಾಡಿಕೊಡುತ್ತದೆ. ಸಾಮಾನ್ಯ ಡಯೋಡ್‌ಗಳು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಸಿಲಿಕಾನ್ ಅಥವಾ ಜರ್ಮೇನಿಯಮ್ ಅನ್ನು ಬಳಸುತ್ತವೆ, ಅವುಗಳು ಪರೋಕ್ಷ ಬ್ಯಾಂಡ್‌ಗ್ಯಾಪ್ ಅನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಜಂಪ್ ಮುಖ್ಯವಾಗಿ ಬೆಳಕಿನ ಬದಲಿಗೆ ಶಾಖ ಶಕ್ತಿಯ ಬಿಡುಗಡೆಯ ರೂಪದಲ್ಲಿ ಸಂಭವಿಸುತ್ತದೆ.

ವಿಭಿನ್ನ ರಚನೆ:ಎಲ್ಇಡಿಗಳ ರಚನೆಯು ಬೆಳಕಿನ ಉತ್ಪಾದನೆ ಮತ್ತು ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆಯನ್ನು ಅತ್ಯುತ್ತಮವಾಗಿಸಲು ವಿನ್ಯಾಸಗೊಳಿಸಲಾಗಿದೆ. ಫೋಟಾನ್‌ಗಳ ಉತ್ಪಾದನೆ ಮತ್ತು ಬಿಡುಗಡೆಯನ್ನು ಉತ್ತೇಜಿಸಲು ಎಲ್‌ಇಡಿಗಳು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಡೋಪಾಂಟ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ಲೇಯರ್ ರಚನೆಗಳನ್ನು pn ಜಂಕ್ಷನ್‌ನಲ್ಲಿ ಸೇರಿಸುತ್ತವೆ. ಸಾಮಾನ್ಯ ಡಯೋಡ್ಗಳನ್ನು ಪ್ರಸ್ತುತದ ಸರಿಪಡಿಸುವ ಕಾರ್ಯವನ್ನು ಅತ್ಯುತ್ತಮವಾಗಿಸಲು ವಿನ್ಯಾಸಗೊಳಿಸಲಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ಬೆಳಕಿನ ಉತ್ಪಾದನೆಯ ಮೇಲೆ ಕೇಂದ್ರೀಕರಿಸುವುದಿಲ್ಲ.

ಶಕ್ತಿ ಬ್ಯಾಂಡ್‌ಗ್ಯಾಪ್:ಎಲ್ಇಡಿನ ವಸ್ತುವು ದೊಡ್ಡ ಬ್ಯಾಂಡ್‌ಗ್ಯಾಪ್ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ, ಅಂದರೆ ಪರಿವರ್ತನೆಯ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳಿಂದ ಬಿಡುಗಡೆಯಾದ ಶಕ್ತಿಯು ಬೆಳಕಿನ ರೂಪದಲ್ಲಿ ಕಾಣಿಸಿಕೊಳ್ಳುವಷ್ಟು ಅಧಿಕವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಸಾಮಾನ್ಯ ಡಯೋಡ್‌ಗಳ ವಸ್ತು ಬ್ಯಾಂಡ್‌ಗ್ಯಾಪ್ ಶಕ್ತಿಯು ಚಿಕ್ಕದಾಗಿದೆ, ಮತ್ತು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳು ಪರಿವರ್ತನೆಯಾದಾಗ ಮುಖ್ಯವಾಗಿ ಶಾಖದ ರೂಪದಲ್ಲಿ ಬಿಡುಗಡೆಯಾಗುತ್ತವೆ.

ಪ್ರಕಾಶಕ ಯಾಂತ್ರಿಕ ವ್ಯವಸ್ಥೆ:LED ಯ pn ಜಂಕ್ಷನ್ ಮುಂದಕ್ಕೆ ಪಕ್ಷಪಾತದ ಅಡಿಯಲ್ಲಿದ್ದಾಗ, ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳು n ಪ್ರದೇಶದಿಂದ p ಪ್ರದೇಶಕ್ಕೆ ಚಲಿಸುತ್ತವೆ, ರಂಧ್ರಗಳೊಂದಿಗೆ ಪುನಃ ಸಂಯೋಜಿಸುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಬೆಳಕನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸಲು ಫೋಟಾನ್‌ಗಳ ರೂಪದಲ್ಲಿ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಬಿಡುಗಡೆ ಮಾಡುತ್ತವೆ. ಸಾಮಾನ್ಯ ಡಯೋಡ್‌ಗಳಲ್ಲಿ, ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ರಂಧ್ರಗಳ ಮರುಸಂಯೋಜನೆಯು ಮುಖ್ಯವಾಗಿ ವಿಕಿರಣವಲ್ಲದ ಮರುಸಂಯೋಜನೆಯ ರೂಪದಲ್ಲಿರುತ್ತದೆ, ಅಂದರೆ ಶಕ್ತಿಯು ಶಾಖದ ರೂಪದಲ್ಲಿ ಬಿಡುಗಡೆಯಾಗುತ್ತದೆ.

ಈ ವ್ಯತ್ಯಾಸಗಳು ಎಲ್ಇಡಿಗಳು ಕೆಲಸ ಮಾಡುವಾಗ ಬೆಳಕನ್ನು ಹೊರಸೂಸುತ್ತವೆ, ಆದರೆ ಸಾಮಾನ್ಯ ಡಯೋಡ್ಗಳು ಸಾಧ್ಯವಿಲ್ಲ.

ಈ ಲೇಖನವು ಇಂಟರ್ನೆಟ್‌ನಿಂದ ಬಂದಿದೆ ಮತ್ತು ಹಕ್ಕುಸ್ವಾಮ್ಯವು ಮೂಲ ಲೇಖಕರಿಗೆ ಸೇರಿದೆ