دیود ساطع نور (LED)

تعریف: LED یک دیود اتصال PN است که وقتی جریان الکتریکی در جهت جلو از آن عبور‌می‌کند، نور ساطع می‌کند . در LED، نو ترکیبی حامل شارژ صورت می‌گیرد. الکترون از سمت N و حفره از سمت P با هم ترکیب‌شده و انرژی را به صورت گرما و نور می‌دهد. LED از مواد نیمه‌هادی بی رنگ ساخته‌شده‌است و نور از طریق اتصال دیود تابیده‌می‌شود.

Light Emitting Diode (LED)

LED‌ها به طور گسترده در نمایشگرهای ماتریس نقطه‌ای و سگمنتال با کاراکترهای عددی و الفبایی استفاده‌می‌شوند. چندین LED برای ساخت پاره خط تک و برای ساختن نقطه اعشار ال‌ای‌‎دی تک استفاده‌می‌شود.

ساختار ال‌ای‌‌‌دی

ترکیب مجدد حامل بار در مواد نوع P رخ می‌دهد و از این رو ماده P سطح LED است. برای حداکثر تابش نور، آند در لبه مواد نوع P قرار می‌گیرد. کاتد از فیلم طلا ساخته‌شده‌است و معمولاً در پایین ناحیه N قرار می‌گیرد. این لایه طلایی کاتد به بازتاب نور به سطح کمک می‌کند.

فسفید آرسنید گالیم برای تولید LED استفاده‌می‌شود که نور قرمز یا زرد را برای انتشار ساطع می‌کند. ال‌ای‌‎دی در رنگ‌های سبز، زرد کهربایی و قرمز نیز موجود‌است .

همانطور که در شکل بالا نشان داده‌شده‌است می توان از ترانزیستور ساده برای خاموش/ روشن LED استفاده کرد. جریان پایه I _B ترانزیستور را هدایت‌می‌کند و ترانزیستور به شدت هدایت می‌کند. مقاومت R _C جریان LED را محدود‌می‌کند.

کارکرد LED

عملکرد ال‌ای‌‎دی به نظریه کوانتومی بستگی دارد. تئوری کوانتومی بیان‌می‌کند که وقتی انرژی الکترون‌ها از سطح بالاتر به سطح پایین‌تر کاهش می‌یابد، انرژی به شکل فوتون ساطع‌می‌کند. انرژی فوتون‌ها برابر است با شکاف بین‌سطح بالاتر و پایین‌تر.

 

خطای اندازه گیری

ال‌ای‌‎دی در بایاس مستقیم متصل شده‌است، که اجازه می دهد تا جریان در جهت جلو جریان یابد. جهت جریان به دلیل حرکت الکترون‌ها در جهت مخالف‌است. پیوند دوباره حامل ها نشان می‌دهد که الکترون‌ها از‌سطح هدایتی به‌سطح فرمی حرکت می‌کنند و انرژی الکترومغناطیسی را به شکل فوتون ساطع می‌کنند. انرژی فوتون‌ها برابر‌است با شکاف بین ظرفیت و سطح‌هدایت.

مزایای LED در نمایشگرهای الکترونیکی

موارد زیر مهمترین مزایای LED در نمایشگرهای الکترونیکی‌است.

1. LED‌ها از نظر اندازه کوچکتر هستند و می توان آنها را در کنار هم قرار داد تا صفحه نمایش عددی و الفبایی را در ماتریس با چگالی بالا تشکیل‌دهند.
2. شدت نور خروجی ال‌ای‌‌‌دی بستگی به جریان عبوری از آن دارد. شدت نور آنها را می توان به آرامی کنترل‌کرد.
3. LED‌هایی موجود‌است که نور را در رنگ‌های مختلف مانند قرمز، زرد، سبز و کهربایی ساطع‌می‌کند.
4. زمان روشن و خاموش یا زمان روشن‌شدن ال‌ای‌‌‌دی کمتر از 1 نانوثانیه‌است. به همین دلیل، LED برای عملیات دینامیکی استفاده‌می‌شود.
5. ال‌ای‌‌‌دی‌ها بسیار مقرون به صرفه هستند و از قابلیت اطمینان بالایی برخوردارهستند زیرا با فناوری مشابه ترانزیستور ساخته‌می‌شوند.
6. ال‌ای‌‌‌دی  در محدوده وسیعی از دما مثلاً 0 تا 70 درجه کار‌می‌کند. همچنین، بسیار بادوام‌است و می‌تواند ضربه و تغییرات راتحمل‌کند.
7. ال‌ای‌‌‌دی‌ها دارای راندمان بالایی‌هستند، اما برای عملکرد به توان متوسطی نیازدارند. به طور معمول، ولتاژ 1.2 ولت و جریان 20 میلی آمپر برای روشنایی کامل مورد نیازاست. بنابراین در مکان هایی که برق کمتری در دسترس‌است استفاده‌می‌شود.

معایب ال‌ای‌‎دی

ال‌ای‌‌‌دی‌ها در مقایسه با ال‌سی‌دی برق بیشتری مصرف‌می‌کنند و هزینه آنها نیزبالاست. همچنین برای ساخت نمایشگر بزرگ از آن استفاده‌نمی‌شود.

دیودها