Jelikož máme jubilejní 70. díl vidláků je na čase zabývat se taky nějakým slavnostním tématem.
My všichni, kteří jsme se pokoušeli bastlit za bolševika máme nepochybně mimořádný vztah k LED diodám. Představte si situaci, že v obchodech není nic - jako neochmýřený puboš chodíte každý týden do Tesly a ptáte se pořád na to samé : Máte "KáCé 508" ? Máte "eLQvé 100" ? A stále se dovídáte to samé - Nemáme přijďtě "po zboží". A kdy budete "mít zboží" ? Za půl roku !
Tak jsem na kole šlapal kopec z Místku na Frýdecké náměstí pořád znovu a znovu a pořád nic. V "den zboží" jsem zjistil, že není taky nic, protože všechno už bylo předem "zadáno" a za patřičný úplatek "z pod pultu" dávno rozprodáno. Kdyby soudruzi věděli, že tohle je větší lekce politické výchovy, než diplom ze Soutěže "o zemi kde zítra znamená již včera" - asi by na tu elektronickou výrobu více přitlačili. Takhle se prostě velmi velmi občas (v mém životě asi jenom jednou) stalo, že systém zaskřípal a LED diody LQ100 - sotva svítící červené "ďubky" v pozlaceném poudře opravdu byly. Tak jsem jich koupil 5 - více mi nechtěli prodat - a měl jsem z toho nepřetržitý orgasmus v délce několika měsíců.
Tudíž jste jistě pochopili, že svítivé diody jsou moje veliká láska, což se na první pohled pozná, tím, že absolutně každá elektronika, kterou jsem dopodud vyrobil má nějaké ty esteticky blikotající "blinkenlichten". Navíc LED Dioda je skoro jediná věc na světe, kde může běžný vidlák vstoupit do kontaktu s kvantovou fyzikou.
Princip je totiž v tom:
V pradávných dobách fotografie se zjistilo, že největší citlivost mají filmy s emulzí uvařenou ze želatiny z kravských kopyt krav z jednoho konkrétního údolí ve Švýcarsku. Skoro 100 let byla tahle věc velikou záhadou až se zjistilo že půda v tomto údolí ma neobvykle vysoký obsah prvku India - které "znečišťuje" želatinu a způsobuje že krystaly chloridu stříbrného ve filmové emulzi stávají se nestabilními a tím mnohem citlivéjšími na světlo, nez když je želatina z kopyt nějaké obyč. kráv y z Horní Dolní.
Přesně tak je to i s polovodiči - křemík má 4 "valenční elektrony" které nabízí k tomu aby byl "polovodivý" - my můžeme křemík nenápadně znečistit třeba hliníkem, který má jenom 3 valenční elektrony a tím v krystalové mřížce zbydou "díry", které se chovají jako částice s pozitivním nábojem a výsledkem je polovodiř "typu P" - jako Pozitivní vodivost. Nebo můžeme křemík znečistit třeba fosforem, který má 5 valenčních elktronů, tím nám v krystalvoé mřížce bude jeden elektron přebývat a vznikne polovodič "typu N" jako Negativní vodivost.
Když dva kousky P a N polovodiče přitiskneme k sobě vznikne dioda - součástka která teče li proud od N k P tak elektrony i díry jsou drženy u "své elektrody" a vlastně nic neteče. Teprve když teče proud od P k N elektrony i "díry" jsou přitahovány k protější elektrodě a proud teče.
Potud fyzika pro průmyslovky. Pokud se na diodu podíváme porobněji jedna věc je jasná - aby dočlo k přenosu proudu od P k N (dož znamená přenos elektronů od N k P) musí na rozhraní P-N "elektron skočit do díry". Aby to skutečně udělal - musí to pro něj být "energeticky výhodné". Tudíž Elektron v N polovodiči musí mít vyšší potenciální energii než elektron "v díře" v P polovodiči.
Ani to si není těžké představit - V N polovodiči je elektronů přebytek - a vzájemně se odpuzují a vytlačují z orbitalů kolem atomů. V N polovodiči je elektronů nedostatek - elektron "spadne do díry" a více se ani nehne. Jasné. V praxi se to projevuje tak, že energetický rozdíl mezi elektronem v N a P polovodiči nám sežere část napětí - což je onen notoricky známý 0,7V "úbytek na diodě".
OK - kam zmizí ta energie o kterou elekton přijde - projeví se jako vibrace ostatních elektronů a potažmo atomů v mřižce - tedy jako teplo. Takže v rámci mého oblíbeného bludu. že "všechno souvisí se vším" můžeme říci, že i obyč usměrňovací dioda je svítivá, akorát svítí někde v daleké IR oblasti na vlnové délce 10um ;-))).
Pak máme diody nikoliv křemíkové, ale z "divných polovodičů" jako je Galium Arzenid, Galium Fosfid, Galimum-Indium-Fosfid. To jsou diody, u kterých energetický spád je tak velký, že ztráta energie formou tepla není možná - a pokles energie elektronu se vyzáří jako světelné kvantum -alias foton.
| Barva | vlnová délka (nm) | Napětí (V) | Látka |
|---|---|---|---|
| Infračervená | λ > 760 | ΔV < 1.9 | GaAs AlGaAs |
| Rudá | 610 < λ < 760 | 1.63 < ΔV < 2.03 | AlGaAs GaAsP AlGaInP GaP |
| Oranžová | 590 < λ < 610 | 2.03 < ΔV < 2.10 | GaAsP AlGaInP GaP |
| Žlutá | 570 < λ < 590 | 2.10 < ΔV < 2.18 | GaAsP AlGaInP GaP |
| Zelená | 500 < λ < 570 | 1.9[2] < ΔV < 4.0 | InGaN/GaN GaP AlGaInP AlGaP |
| Modrá | 450 < λ < 500 | 2.48 < ΔV < 3.7 | ZnSe InGaN SiC Si |
| Fialová | 400 < λ < 450 | 2.76 < ΔV < 4.0 | InGaN Červená/modrá + fialový luminofor |
| Ultrafialová | λ < 400 | 3.1 < ΔV < 4.4 | Diamant (Vlnová délka: 235 nm)[3] |
| Bílá | Celé spektrum | ΔV = 3.5 | Modrá/ultrafialová + žlutý luminofor |
Už jem líný a sprostý jako hrom tak tady je tabulka - kompletně ukradená z WIkipedie. Nicméně povšimněte si jak dokonale nám ta kvantová fyzika funguje - čím je vlnová délka světla kratší tím je energie fotonu vycházejícího z LED diody větší a tím je i spád napětí na diodě v propustném směru Větší. Jasné ?
Nějak se mi ten stručný článeček natáhl - takže pro dnešek končíme, pokračování příště a zbývá už jenom rada paní Kubáčové novomanželkám: jestli chcete porodit ještě před vánoci - právě v těchto dnech máte poslední šanci otěhotnět, abyste to stihla.
Neználek | 27. února 2014 v 9:37
tleskám - konečně mi někdo srozumitelně vysvětlil, proč červená LEDka "sežere" menší napětí než modrá - díky