การใช้และการวิเคราะห์หลักการของไดโอดเปล่งแสง

2021-12-28

ไดโอดเปล่งแสง (LED) เป็นอุปกรณ์แสดงผลแบบเปล่งแสงที่ทำจากวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ เช่น แกลเลียมฟอสไฟด์ (GaP) ที่สามารถแปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานแสงได้โดยตรง เมื่อมีกระแสไหลผ่านก็จะปล่อยแสงออกมา
ไดโอดเปล่งแสงยังทำมาจากโครงสร้าง PN เช่นเดียวกับไดโอดทั่วไป และยังมีการนำไฟฟ้าแบบทิศทางเดียวอีกด้วย มันถูกใช้ในวงจรอิเล็กทรอนิกส์ต่าง ๆ เครื่องใช้ในบ้าน เมตร และอุปกรณ์อื่น ๆ สำหรับบ่งชี้แหล่งจ่ายไฟหรือแสดงระดับ
(1) ใช้ไดโอดเปล่งแสงเป็นไฟแสดงสถานะ วงจรการใช้งานทั่วไปของไดโอดเปล่งแสงแสดงอยู่ในรูป R คือตัวต้านทานจำกัดกระแส และ I คือกระแสไปข้างหน้าผ่านไดโอดเปล่งแสง แรงดันไฟตกหลอดของไดโอดเปล่งแสงโดยทั่วไปจะมีขนาดใหญ่กว่าไดโอดทั่วไป ประมาณ 2V และแรงดันไฟของแหล่งจ่ายไฟต้องมากกว่าแรงดันตกหลอดเพื่อให้ไดโอดเปล่งแสงทำงานได้ตามปกติ
ไดโอดเปล่งแสงใช้ในวงจรไฟแสดงสถานะไฟ AC VD1 เป็นไดโอดเรียงกระแส VD2 เป็นไดโอดเปล่งแสง R คือตัวต้านทานจำกัดกระแส และ T เป็นหม้อแปลงไฟฟ้า
(2) ไดโอดเปล่งแสงใช้เป็นหลอดเปล่งแสง ในรีโมทคอนโทรลอินฟราเรด หูฟังไร้สายอินฟราเรด สัญญาณเตือนอินฟราเรดและวงจรอื่นๆ ไดโอดเปล่งแสงอินฟราเรดใช้เป็นหลอดเปล่งแสง VT คือทรานซิสเตอร์มอดูเลตสวิตช์ และ VD คือไดโอดเปล่งแสงอินฟราเรด แหล่งสัญญาณขับเคลื่อนและมอดูเลต VD ผ่าน VT เพื่อให้ VD ปล่อยแสงอินฟราเรดที่มอดูเลตออกไปด้านนอก
การวิเคราะห์หลักการของไดโอดเปล่งแสง
เป็นไดโอดสารกึ่งตัวนำชนิดหนึ่งที่สามารถแปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานแสงได้ ไดโอดเปล่งแสงประกอบด้วยทางแยก PN เช่นเดียวกับหลอดพัฒนาของชิป LED สองขั้วธรรมดา และยังมีการนำไฟฟ้าแบบทิศทางเดียว เมื่อแรงดันไปข้างหน้าถูกนำไปใช้กับไดโอดเปล่งแสง รูที่ฉีดจากพื้นที่ P ไปยังพื้นที่ N และอิเล็กตรอนที่ฉีดจากพื้นที่ N ไปยังพื้นที่ P จะสัมผัสกับอิเล็กตรอนในพื้นที่ N และช่องว่างตามลำดับ ในพื้นที่ P ภายในไม่กี่ไมครอนของทางแยก PN รูจะรวมตัวกันอีกครั้งและทำให้เกิดการเรืองแสงที่เปล่งแสงได้เอง สถานะพลังงานของอิเล็กตรอนและรูในวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ต่างกัน เมื่ออิเล็กตรอนและรูรวมกันใหม่ พลังงานที่ปล่อยออกมาจะแตกต่างกันบ้าง ยิ่งปล่อยพลังงานมากเท่าใด ความยาวคลื่นของแสงที่ปล่อยออกมาก็จะสั้นลงเท่านั้น ที่ใช้กันทั่วไปคือไดโอดที่ปล่อยแสงสีแดง สีเขียว หรือสีเหลือง แรงดันพังทลายแบบย้อนกลับของไดโอดเปล่งแสงมีค่ามากกว่า 5 โวลต์ เส้นโค้งลักษณะเฉพาะของโวลต์ - แอมแปร์ไปข้างหน้าสูงชันมากและต้องใช้ในอนุกรมที่มีตัวต้านทานจำกัดกระแสเพื่อควบคุมกระแสผ่านไดโอด ความต้านทานจำกัดกระแส R สามารถคำนวณได้จากสูตรต่อไปนี้
R=(Eï¼ UF)/IF

โดยที่ E คือแรงดันไฟของแหล่งจ่ายไฟ UF คือแรงดันตกคร่อมไปข้างหน้าของ LED และ IF คือกระแสไฟทำงานปกติของ LED ส่วนหลักของไดโอดเปล่งแสงคือเวเฟอร์ที่ประกอบด้วยเซมิคอนดักเตอร์ชนิด P และเซมิคอนดักเตอร์ชนิด N มีชั้นทรานซิชันระหว่างเซมิคอนดักเตอร์ชนิด P และเซมิคอนดักเตอร์ชนิด N ซึ่งเรียกว่าทางแยก PN ในทางแยก PN ของวัสดุเซมิคอนดักเตอร์บางชนิด เมื่อตัวพาชนกลุ่มน้อยที่ถูกฉีดเข้าไปและตัวพาส่วนใหญ่รวมตัวกันอีกครั้ง พลังงานส่วนเกินจะถูกปลดปล่อยออกมาในรูปของแสง ดังนั้นจะแปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานแสงโดยตรง ด้วยแรงดันย้อนกลับที่ใช้กับทางแยก PN เป็นการยากที่จะฉีดพาหะส่วนน้อย จึงไม่ปล่อยแสง ไดโอดชนิดนี้ทำโดยหลักการอิเล็กโทรลูมิเนสเซนซ์แบบฉีด เรียกว่า ไดโอดเปล่งแสง หรือที่รู้จักกันทั่วไปว่า LED เมื่ออยู่ในสถานะการทำงานที่เป็นบวก (นั่นคือ แรงดันบวกถูกนำไปใช้กับปลายทั้งสองข้าง) เมื่อกระแสไฟจากขั้วบวก LED ไปยังแคโทด คริสตัลเซมิคอนดักเตอร์จะปล่อยแสงสีต่างๆ จากรังสีอัลตราไวโอเลตไปยังอินฟราเรด และความเข้ม ของแสงสัมพันธ์กับกระแส

ก่อนหน้า:วิธีใช้ไดโอดเปล่งแสง

ต่อไป:แนะนำสั้น ๆ ของหลักการไดโอดเปล่งแสง