Leuchtdiode

Leuchtdioden beeinflussen direkt oder indirekt unsere täglichen Aktivitäten. Von der Nachrichtenanzeige bis zu LED-Fernsehern sind diese LEDs überall vorhanden. Es handelt sich im Grunde genommen um eine PN-Sperrschichtdiode, die Licht emittiert, wenn ein Durchlassstrom durch sie fließen darf. Die folgende Abbildung zeigt das Logiksymbol einer LED.

Wie emittiert eine PN-Sperrschichtdiode Licht?

LEDs bestehen nicht aus Silizium oder Germanium und Elementen wie Galliumarsenid (GaAs) und Galliumphosphid (GaP). Diese Materialien werden bewusst verwendet, da sie Licht emittieren. Wenn also eine LED in Vorwärtsrichtung vorgespannt ist, überqueren Elektronen wie üblich den Übergang und vereinigen sich mit Löchern.

Diese Aktion bewirkt, dass Elektronen des N-Typ-Bereichs aus der Leitung fallen und zum Valenzband zurückkehren. Dabei wird die Energie jedes freien Elektrons freigesetzt. Ein Teil der freigesetzten Energie entsteht als Wärme und der Rest wird als sichtbare Lichtenergie abgegeben.

Wenn LEDs aus Silizium und Germanium hergestellt werden, wird bei der Rekombination von Elektronen die gesamte Energie nur in Form von Wärme abgeführt. Andererseits besitzen Materialien wie Galliumarsenid (GaAs) und Galliumphosphid (GaP) genügend Photonen, die ausreichen, um sichtbares Licht zu erzeugen.

  • Wenn LEDs aus Galliumarsenid bestehen, erzeugen sie rotes Licht.
  • Wenn LEDs aus Galliumphosphid bestehen, geben solche LEDs grünes Licht ab.

Betrachten Sie nun zwei LEDs, die über eine externe Spannungsversorgungsquelle hintereinander geschaltet sind, sodass die Anode einer LED mit der Kathode einer anderen LED verbunden ist oder umgekehrt. Wenn eine externe Spannung an diese Schaltung angelegt wird, arbeitet jeweils eine LED und aufgrund dieser Schaltungswirkung gibt sie ein anderes Licht ab, wenn eine LED in Vorwärtsrichtung vorgespannt ist und die andere in Rückwärtsrichtung vorgespannt ist oder umgekehrt.

Vorteile von LEDs

LEDs bieten folgende Vorteile:

  • Ziemlich klein.
  • Sehr schnelles Umschalten.
  • Kann mit sehr niedriger Spannung betrieben werden.
  • Eine sehr lange Lebenserwartung.
  • Das Konstruktionsverfahren ermöglicht die Herstellung in verschiedenen Formen und Mustern.

Anwendungen von LEDs

LEDs werden meistens in numerischen Anzeigen verwendet, die die Zahlen 0 bis 9 anzeigen. Sie werden auch in verwendet seven-segment display in digitalen Zählern, Uhren, Taschenrechnern usw. gefunden.