1, det grundlæggende arbejdsprincip for LED
LED (Light Emitting Diode), også kendt som lysemitterende diode, er en solid-state halvlederenhed. Dets arbejdsprincip er baseret på PN-forbindelseskarakteristika for halvledermaterialer. Når der påføres en fremadspænding i begge ender af LED'en, vil hullerne (positiv ladning) i P-området og elektronerne (negativ ladning) i N-området bevæge sig mod hinanden under påvirkning af det elektriske felt. Når de to mødes i PN-krydset, vil elektroner fylde hullerne og frigive energi, som udsendes i form af fotoner, og dermed opnå omdannelsen af elektrisk energi til lysenergi.
2, Elektriske egenskaber af LED
Strømspændingsforholdet er ikke-lineært: Strømspændingsforholdet (IV) af LED udviser åbenlyse ikke-lineære karakteristika. Når fremspændingen er lav, er LED'en næsten ikke-ledende, og strømmen er næsten nul, hvilket betyder, at der er en såkaldt "cut-off zone". Når spændingen gradvist stiger og overstiger en vis tærskel (normalt omtalt som "på spænding" eller "tærskelspænding"), begynder LED'en at lede, og strømmen stiger hurtigt. Det ikke-lineære forhold mellem strøm og spænding gør LED'er fundamentalt forskellige fra lineære komponenter såsom modstande og kondensatorer.
Spændingsstrømkarakteristikkurve: Spændingsstrømkarakteristikkurven (IV-kurven) for LED afslører yderligere dens ulineære karakteristika. I den fremadgående spændingsregion stiger strømmen af LED hurtigt med stigningen i spændingen, men den stiger ikke ulineært; I omvendt spændingsregion er strømmen af LED'en næsten nul, hvilket indikerer tilstedeværelsen af omvendte afskæringskarakteristika. Denne asymmetriske volt ampere karakteristikkurve er også en vigtig manifestation af LED's ikke-lineære karakteristika.
3, Sammenligning mellem LED og lineære enheder
Modstand: Modstand er en almindelig lineær komponent i kredsløb, og dens strøm og spænding har et lineært forhold, efter Ohms lov. Modstandsværdien af en modstand ændres ikke med ændringer i strøm eller spænding, derfor har den stabile lineære karakteristika. I modsætning hertil udviser det aktuelle spændingsforhold mellem LED'er betydelige ikke-lineære karakteristika.
Kondensatorer og induktorer: Kondensatorer og induktorer er almindelige energilagringskomponenter i kredsløb, som har evnen til at lagre henholdsvis ladning og magnetfeltenergi. Selvom det nuværende spændingsforhold mellem kondensatorer og induktorer kan udvise ikke-lineære karakteristika under visse specifikke forhold, såsom nedbrydning af kondensatorer under højspændings- eller højfrekvente forhold og ulineariteten af induktorer under mættede forhold, betragtes de stadig som lineære elementer generelt. LED, på grund af dets unikke halvledermaterialer og struktur, udviser altid ikke-lineære elektriske egenskaber.
4, Anvendelse af ikke-lineære karakteristika for LED
De ikke-lineære egenskaber ved LED har en bred vifte af applikationer inden for belysning, display, kommunikation og andre områder. For eksempel inden for belysning gør LED'ernes ikke-lineære karakteristika dem i stand til at fungere ved lave spændinger, hvorved der opnås energibesparelse og miljøbeskyttelse; Inden for displayet gør de ikke-lineære karakteristika af LED det muligt at udsende høj lysstyrke og høj renhed monokromatisk lys, og derved opnå højkvalitets displayeffekter; Inden for kommunikation gør LED'ernes ikke-lineære karakteristika dem i stand til at tjene som sendere eller modtagere til optisk kommunikation, hvilket giver højhastigheds og effektiv datatransmission.
