LEDler Opto elektronikte en çok kullanılan ışın vericilerdir Led ler PN jonksiyonlu bir elemandır ve dolayısıyla PN jonksiyonuna ait özellikleri içermektedir LED ’lerin yapısında yer alan yarıiletken araç gereç, LED ’den yayılan ışının spektrumunu belirler
LED ’lerin Yapısı ve Alıştırma Prensibi
LED (Light Emitting Diode) PN jonksiyonlu bir yarıiletken olup iletim yönünde kutuplandığı takdirde ışık yayacak şekilde tasarlanmıştır Bu ışık ; kırmızı, yeşil, sarı, ya da kızıl ötesi gibi çeşitli, renklerde olabilir Bayağı diyot da olduğu gibi Led ’de de ufak değerde bir eşik gerilimi vardır Bu eşik gerilimi aşıldığında jonksiyonun direnci düşer ve akıntı iletmeye başlar LED ’lerin devrelerde kullanımında bu akıntı bir dirençle sınırlandırılmalıdır LED ’in yaydığı ışık miktarı üzerinden geçen akıma bağlıdır Bu cereyan bir dürüst akıntı veya darbeli cereyan olabilirGenelde günümüzde LED ’ler darbeli rejimde çalıştırılmaktadır Bunun nedeni darbeli rejimde istenen ışık şiddeti elde edilmektedir İletim yönünde bir akım uygulandığında LED derhal ışık verir
LED ’lerin tipik büyüme ve düşme süreleri nanosaniye mertebelerindedir Bu hızlı cevabından nedeniyle optoelektronik sistemlerde yüksek şipşak anahtarlama yapan ışın verici olarak kullanılmaktadır LED ’lerin alıştırma ömrü fazla uzundur Alıştırma süreleri 100000 saat civarındadır
LED ’lerin elektriksel ve ışık verme özellikleri PN geçidinin ileri yönde ve tıkama yönünde bir gerilimle sürülmesi halinde elektronların rekombinasyon olayına dayanır LED ’lerin çalışması elektrik enerjisinin optik ışığa dönüştürülmesi ilkesine dayanır LED ’den yayılan ışığın spektrumu elektromagnetik spektrumun görünen ve kızıl ötesi bölgelerinde yer alır LED ’ler iletim yönünde kutuplandığında elektromagnetik ışıma yapan yarı iletkenlerdir Bu ışımanın dalga boyu kullanılan malzemeye ve katkı maddesi maddelerine bağlıdır
LED ’ler iletim yönünde kutuplandığında hür elektronlar PN jonksiyonunu geçerek P bölgesine girerler Bunların bir kısmı buradaki deliklerle birleşir Bu birleşmeden dolayı açığa meydana çıkan enerji, ışık enerjisi şeklindedir PN jonksiyonundan akan akımın değeri elektronların ve deliklerin sayısına bağlıdır Kuantum teorisine göre elektronların deliklerle birleşmesi sonucu ışık enerjisi ortaya çıkmaktadır Burada ortaya çıkan enerjinin miktarı PN geçidinin enine bağlıdırLED ’den akıcı akıntı iki eğilim bileşeninden oluşmaktadır Bunlar elektronların ve deliklerin oluşturduğu akımlardır Elektronların sayısına alt eğilim İN, deliklerin sayısına ast IP ile gösterilirse toplam LED akımı İ İN +IP ışığın oluşmasında yalnızca elektronların oluşturduğu akım etkilidir
PN geçidinde oluşan ışığın tümü doğrudan dış ortama aktarılamaz Işığın bir kısmı PN geçidinde emilirken bir miktarı da PN yüzeyinden yansıyarak geçit içine yönelmektedir
LED ’ler yaydıkları ışığın spektrumuna ve dalga boyuna tarafından iki sınıfa ayrılır:
1 Görünen ışık veren LED ’ler
2 Kızıl ötesi ışık veren LED ’ler
İstenilen dalga boyunda ışın elde etmek için çeşitli yarıiletken malzemeler kullanılmaktadır Şekilde çeşitli yarıiletken malzemelerden yapılmış LED ’ lerin kuantum enerjileri ve ışın dalga boyları verilmiştir Aşağıdaki tabloda ise LED ’lerin yapısında kullanılan yarıiletken malzemeler ve onlara ait dalga boyları gösterilmiştir Tatbik amaçlarına göre LED ’ler plastik ve metalik kılıf içerisinde tasarlanabilir
LED ’lerin Yapısı ve Alıştırma Prensibi
LED (Light Emitting Diode) PN jonksiyonlu bir yarıiletken olup iletim yönünde kutuplandığı takdirde ışık yayacak şekilde tasarlanmıştır Bu ışık ; kırmızı, yeşil, sarı, ya da kızıl ötesi gibi çeşitli, renklerde olabilir Bayağı diyot da olduğu gibi Led ’de de ufak değerde bir eşik gerilimi vardır Bu eşik gerilimi aşıldığında jonksiyonun direnci düşer ve akıntı iletmeye başlar LED ’lerin devrelerde kullanımında bu akıntı bir dirençle sınırlandırılmalıdır LED ’in yaydığı ışık miktarı üzerinden geçen akıma bağlıdır Bu cereyan bir dürüst akıntı veya darbeli cereyan olabilirGenelde günümüzde LED ’ler darbeli rejimde çalıştırılmaktadır Bunun nedeni darbeli rejimde istenen ışık şiddeti elde edilmektedir İletim yönünde bir akım uygulandığında LED derhal ışık verir
LED ’lerin tipik büyüme ve düşme süreleri nanosaniye mertebelerindedir Bu hızlı cevabından nedeniyle optoelektronik sistemlerde yüksek şipşak anahtarlama yapan ışın verici olarak kullanılmaktadır LED ’lerin alıştırma ömrü fazla uzundur Alıştırma süreleri 100000 saat civarındadır
LED ’lerin elektriksel ve ışık verme özellikleri PN geçidinin ileri yönde ve tıkama yönünde bir gerilimle sürülmesi halinde elektronların rekombinasyon olayına dayanır LED ’lerin çalışması elektrik enerjisinin optik ışığa dönüştürülmesi ilkesine dayanır LED ’den yayılan ışığın spektrumu elektromagnetik spektrumun görünen ve kızıl ötesi bölgelerinde yer alır LED ’ler iletim yönünde kutuplandığında elektromagnetik ışıma yapan yarı iletkenlerdir Bu ışımanın dalga boyu kullanılan malzemeye ve katkı maddesi maddelerine bağlıdır
LED ’ler iletim yönünde kutuplandığında hür elektronlar PN jonksiyonunu geçerek P bölgesine girerler Bunların bir kısmı buradaki deliklerle birleşir Bu birleşmeden dolayı açığa meydana çıkan enerji, ışık enerjisi şeklindedir PN jonksiyonundan akan akımın değeri elektronların ve deliklerin sayısına bağlıdır Kuantum teorisine göre elektronların deliklerle birleşmesi sonucu ışık enerjisi ortaya çıkmaktadır Burada ortaya çıkan enerjinin miktarı PN geçidinin enine bağlıdırLED ’den akıcı akıntı iki eğilim bileşeninden oluşmaktadır Bunlar elektronların ve deliklerin oluşturduğu akımlardır Elektronların sayısına alt eğilim İN, deliklerin sayısına ast IP ile gösterilirse toplam LED akımı İ İN +IP ışığın oluşmasında yalnızca elektronların oluşturduğu akım etkilidir
PN geçidinde oluşan ışığın tümü doğrudan dış ortama aktarılamaz Işığın bir kısmı PN geçidinde emilirken bir miktarı da PN yüzeyinden yansıyarak geçit içine yönelmektedir
LED ’ler yaydıkları ışığın spektrumuna ve dalga boyuna tarafından iki sınıfa ayrılır:
1 Görünen ışık veren LED ’ler
2 Kızıl ötesi ışık veren LED ’ler
İstenilen dalga boyunda ışın elde etmek için çeşitli yarıiletken malzemeler kullanılmaktadır Şekilde çeşitli yarıiletken malzemelerden yapılmış LED ’ lerin kuantum enerjileri ve ışın dalga boyları verilmiştir Aşağıdaki tabloda ise LED ’lerin yapısında kullanılan yarıiletken malzemeler ve onlara ait dalga boyları gösterilmiştir Tatbik amaçlarına göre LED ’ler plastik ve metalik kılıf içerisinde tasarlanabilir