発光ダイオードの使用と主成分分析

2021-12-28

発光ダイオード（LED）は、リン化ガリウム（GaP）などの半導体材料でできた発光ディスプレイデバイスで、電気エネルギーを直接光エネルギーに変換することができます。一定の電流が流れると発光します。
発光ダイオードも通常のダイオードと同様にPN構造でできており、一方向の導電性もあります。さまざまな電子回路、家電製品、メーター、その他の電源表示やレベル表示用機器に広く使用されています。
（1）インジケータランプには発光ダイオードを使用しています。発光ダイオードの代表的な応用回路を図に示します。 Rは電流制限抵抗、Iは発光ダイオードを流れる順方向電流です。発光ダイオードの管電圧降下は一般に通常のダイオードよりも大きく、約2Vであり、発光ダイオードが正常に機能するためには、電源電圧が管電圧降下よりも大きくなければなりません。
発光ダイオードは、AC電源インジケータ回路で使用されます。 VD1は整流ダイオード、VD2は発光ダイオード、Rは電流制限抵抗、Tは電源トランスです。
（2）発光ダイオードは発光管として使用されます。赤外線リモートコントローラー、赤外線ワイヤレスヘッドホン、赤外線アラームなどの回路では、赤外線発光ダイオードが発光管として使用され、VTはスイッチ変調トランジスタであり、VDは赤外線発光ダイオードです。信号源は、VTを介してVDを駆動および変調するため、VDは変調された赤外光を外側に放射します。
発光ダイオードの主成分分析
電気エネルギーを光エネルギーに変換できる半導体ダイオードの一種です。発光ダイオードは、通常の2極LEDチップの現像管のようなPN接合で構成されており、一方向の導電性も備えています。発光ダイオードに順方向電圧を印加すると、P領域からN領域に注入された正孔とN領域からP領域に注入された電子がそれぞれN領域の電子とボイドに接触します。 PN接合から数ミクロン以内のP領域にあります。穴は再結合し、自然放出蛍光を生成します。異なる半導体材料の電子と正孔のエネルギー状態は異なります。電子と正孔が再結合すると、放出されるエネルギーは多少異なります。放出されるエネルギーが多いほど、放出される光の波長は短くなります。一般的に使用されるのは、赤、緑、または黄色の光を発するダイオードです。発光ダイオードの逆絶縁破壊電圧は5ボルトを超えています。その順方向ボルトアンペア特性曲線は非常に急勾配であり、ダイオードを流れる電流を制御するために電流制限抵抗と直列に使用する必要があります。電流制限抵抗Rは次式で算出できます。
R =（Eï¼UF）/ IF

ここで、Eは電源電圧、UFはLEDの順方向電圧降下、IFはLEDの通常の動作電流です。発光ダイオードのコア部分は、P型半導体とN型半導体で構成されたウェーハです。 P型半導体とN型半導体の間には、PN接合と呼ばれる遷移層があります。特定の半導体材料のPN接合では、注入された少数キャリアと多数キャリアが再結合すると、過剰なエネルギーが光の形で放出され、それによって電気エネルギーが直接光エネルギーに変換されます。 PN接合に逆電圧を印加すると、少数キャリアの注入が困難になるため、発光しません。注入エレクトロルミネッセンスの原理によって作られたこの種のダイオードは、発光ダイオードと呼ばれ、一般にLEDとして知られています。正の動作状態にあるとき（つまり、両端に正の電圧が印加されているとき）、電流がLEDアノードからカソードに流れるとき、半導体結晶は紫外線から赤外線までさまざまな色の光を放出し、強度は光のは電流に関連しています。

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