C'è un divario in un LED tra le piastre (palo e incudine) o un filo (o ci sono diversi tipi di ciascuno)?

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In precedenza credevo che ci fosse uno spazio tra le piastre all'interno di un LED (tra il palo e l'incudine).

Tuttavia, di recente ho visto il seguente disegno su wikipedia ( https://en.wikipedia.org/wiki/Light-emitting_diode#/media/File:LED,_5mm, green (en) .svg ):

Ho notato che mostra il "Wire bond" che sembra indicare un filo dalla posta all'incudine.

Domanda 1

Esiste davvero un filo fisico lì?

Ho sempre pensato che gli elettroni avessero colmato il gap e che non ci fosse alcun filo e questo faceva parte del motivo per cui i LED sono durati così a lungo.

Domanda 2 - per chiarezza

Se c'è un filo lì, è la parte che si illumina? Oppure, gli elettroni saltano ancora il gap? (Suppongo che siano condotti sul filo, ma sto solo cercando di chiarire.)

Domande 3

Se il filo è presente, si tratta di una (più) recente modifica di progettazione ai LED? I LED del passato avevano o no questo filo? È un tipo speciale di LED con il filo e ce ne sono alcuni che non ce l'hanno?

led circuit-design components

— raddevus
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Perché dovrebbe mostrare un filo se non ce n'era uno?

— Finbarr,

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Niente di moderno in questo design. C'è sempre stato un divario tra le due derivazioni: altrimenti avrebbero cortocircuito insieme. Dove pensavi fosse localizzato il materiale dei semiconduttori?

— Finbarr,

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Questo è il motivo per cui leggo e imparo costantemente. Tutti devono imparare le cose ad un certo punto. Non sono un ingegnere elettronico - sono uno sviluppatore di software - quindi non ho mai esaminato la fisica da vicino del funzionamento di un LED. E, realisticamente, probabilmente il 90% delle persone che usano i LED nei loro progetti non lo sapeva. Penso di aver inventato l'idea di saltare il divario, perché non riuscivo a vedere il filo. Non è fantastico? : | Recentemente ho voluto spiegare le basi di come funziona un LED, quindi ho studiato prima di spiegare. Qualcos'altro che molte persone non fanno. :)

— raddevus,

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Se 2V fosse sufficiente per colmare una lacuna di quelle dimensioni saremmo tutti nei guai.

— Finbarr,

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Il "gap" che gli elettroni saltano è subatomico - tra i livelli di energia negli atomi stessi, non è un vero spazio fisico tra gli elettrodi.

— Peter Bennett,

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Risposta 1:

Sì, in realtà c'è un filo fisico lì. Tuttavia, il filo non cortocircuita l'anodo e il catodo, si collega dall'anodo a una parte della matrice del semiconduttore.

Risposta 2:

Il filo è solo un filo, non contribuisce all'emissione luminosa del LED. (Oltre a fornire un collegamento elettrico necessario)

Risposta 3:

Questo non è un nuovo design a LED.

Ulteriori commenti:

Tutta la funzione di emissione della luce avviene sulla piccola parte etichettata "Die semiconduttore" nella figura. In effetti, questa è l'unica parte necessaria. Potresti produrre un LED con il solo dado e funzionerebbe perfettamente. Anche se probabilmente sarebbe abbastanza difficile da usare e fragile.

I LED sono un tipo speciale di diodo che emette una quantità significativa di luce con polarizzazione diretta. Non vi è alcun "gap" che gli elettroni attraversano. ¹ Il "Wire Bond" nel diagramma collega il filo anodico sul pacchetto LED alla connessione anodica sulla matrice del semiconduttore. Si chiama "wire bonding" perché "wire bonding" è il metodo utilizzato per collegare questi fili. Lo scopo di tutto il resto nel diagramma è la stabilità meccanica o la messa a fuoco / defocalizzazione della luce.

^{1 Gli} elettroni effettuano la transizione attraverso il gap di banda di energia, che è ciò che li fa emettere fotoni, ma questo non è un gap fisico, è tutto all'interno di un singolo blocco di materiale semiconduttore. Il gap di banda fa parte del modello di banda di energia dei semiconduttori.

— opaco
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Dai abbastanza corrente al LED e il filo potrebbe effettivamente brillare. :) (Se il dado si guasta poco dopo un sovraccarico.) Ma sarebbe anche un SED (diodo a emissione di fumo) e probabilmente un FED (diodo a emissione di fiamma.)

— Oskar Skog

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@OskarSkog Una volta ho collegato un SED direttamente a un alimentatore da 9 V CA (che, a peggiorare le cose, era un trasformatore lineare senza il minimo tipo di regolazione).

— Doktor J

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Ma quel filo che rompe è una modalità di guasto comune? Sembra molto sottile in base all'immagine.

— JPhi1618,

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@ JPhi1618 Non lo so per certo, ma dubito che la rottura del filo metallico sia un errore comune se si rimane nelle condizioni operative specificate. I fili di collegamento hanno un diametro compreso tra circa 15 e alcune centinaia di um. Ma oggi vengono utilizzati praticamente in tutti i circuiti integrati sul mercato. Se il guasto del filo di collegamento fosse un problema comune, tutti i circuiti integrati avrebbero il problema.

— Matt,

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@DaveM Presumo che abbiano una specie di pacchetto o lente. Il semiconduttore nudo è piuttosto fragile. Soprattutto gli III-V usati nei LED

— Matt

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Per mostrare una buona immagine di ciò che sta succedendo, ecco un LED in sezione (tratto da questo bell'articolo sull'analisi dei guasti dei LED )

Qui puoi vedere il dispositivo a semiconduttore seduto nel cono del catodo. Questo pozzo è lì per funzionare proprio come il riflettore in una normale torcia. L'emissione di luce dal dispositivo proviene dal bordo del chip alla giunzione tra i semiconduttori di tipo p e n e il riflettore devia la luce per uscire dalla parte superiore del dispositivo LED.

— J ...
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Informazioni aggiuntive fantastiche. Quella vista / diagramma è davvero istruttiva.

— Raddevus,

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Ecco un esempio di un pacchetto LED di stile diverso.
La parte attiva del LED è lo stampo che un lato è il conduttore e il filo di collegamento si collega all'altra connessione.

— Davem
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I LED creano luce (fotoni) per elettroluminescenza. Le sorgenti luminose che creano luce da un filo a incandescenza termica sono chiamate incandescenti.

I LED sono fabbricati con una giunzione pn a diodo in cui il materiale di tipo p e di tipo n è separato da un materiale di larghezza di banda. Quando un diodo è polarizzato in avanti, gli elettroni liberi da donatore sul lato di tipo n si diffondono sul lato di tipo p dove incontrano molti fori di tipo p con cui si ricombinano. Questa ricombinazione può essere non radiativa (diodi) o radiativa (LED).

Quando un diodo è polarizzato in avanti, gli elettroni liberi da donatore sul lato di tipo n si diffondono sul lato di tipo p dove incontrano molti fori di tipo p con cui si ricombinano. Questa ricombinazione può essere non generatrice di calore (diodi) o radiativa, generatrice di luce (LED).

In un evento di ricombinazione radiativa, viene emesso un fotone con energia uguale all'energia del gap di banda del semiconduttore.