Устройство и принцип работы диодов

Светодиод относятся к классу биполярных полупроводниковых устройств, а значит, для его работы используется p-n область с разными типами проводимости, обеспечивающая протекание тока. Для создания такого перехода, светодиодный чип выращивают из определенной широкозонной полупроводниковой структуры (GaAs, GaP, SiC), на заранее выбранной подложке (GaN на сапфире, GaN на Si, GaN на SiC). Чтобы светодиод выполнял свою основную функцию — излучение света при протекании через него тока — его подключают к источнику питания в прямом направлении (напряжение ИП способствует снижению потенциального барьера pn). Это приводит к тому, что основные носители заряда (ОНЗ) в эмиттере (их концентрация намного больше концентрации ОНЗ в базе) обретают энергию достаточную, чтобы перейти в базу. Этот эффект носит название инжекции, и лежит в основе работы любого биполярного полупроводникового прибора.

При переходе ОНЗ в базу электроны рекомбинируют с дырками, образуя фотоны, которые покидают светодиод в виде монохроматического излучения.

Рис. 1. Схема поясняющая работу диода

Рис. 2. Обозначение светодиода и его ESD диода

В общем случае устройство светодиода и светодиодного светильника выглядит так:

Рис. 3. Устройство светодиода

Рис. 4. Устройство светодиодного светильника

ESD диод используется как вспомогательный, для защиты основного от электрического пробоя (ввиду малого значения Uпроб. светодиода) В процессе работы светильника образуется большое кол-во тепла (порядка 75% потребляемой энергии). Для его отвода от чипа к радиатору используется печатная плата. Платы изготовляют на основе металлов (алюминий, медь) или керамических материалов с высокой теплопроводностью, позволяющих получать рекордно низкое тепловое сопротивление, от 2 до 0.5 К/Вт, и обеспечивать эффективный теплоотвод (мощность устройств СОВ достигает 500 Вт).