Gemäß Seite 1268-69 von Halliday, Walker & Resnicks Fundamentals of Physics (10. Ausgabe),
Um genug Licht zu emittieren, um als LED brauchbar zu sein, muss das Material entsprechend viele Elektron-Loch-Übergänge aufweisen....Was wir brauchen, ist ein Halbleitermaterial mit sehr vielen Elektronen im Leitungsband und einem entsprechend großen Anzahl der Löcher im Valenzband. Eine Vorrichtung mit dieser Eigenschaft kann hergestellt werden, indem eine starke Vorspannung in Vorwärtsrichtung auf einen stark dotierten pn-Übergang gelegt wird, wie in Abb. 41-16. Bei einer solchen Anordnung dient der Strom I durch die Vorrichtung dazu, Elektronen in das Material vom n-Typ zu injizieren und Löcher in das Material vom p-Typ zu injizieren. Wenn die Dotierung stark genug und der Strom groß genug ist, kann die Verarmungszone sehr schmal werden, vielleicht nur wenige Mikrometer breit. Das Ergebnis ist eine große Anzahldichte von Elektronen in dem n-Typ-Material, die einer entsprechend großen Anzahldichte von Löchern in dem p-Typ-Material über die schmale Verarmungszone hinweg gegenübersteht. Bei einer so großen Anzahl von Dichten, die so nahe beieinander liegen, treten viele Elektron-Loch-Kombinationen auf, die bewirken, dass Licht aus dieser Zone emittiert wird.
Wenn nun Elektron-Loch-Paare aufgrund von Rekombination aufhören zu existieren und zu einer größeren Anzahl von "festgefahrenen" Elektronen und Licht führen, wer wird dann weiterhin Elektrizität leiten? Hört der Stromfluss nicht nach einer Weile auf, weil keine Elektron-Loch-Paare vorhanden sind?
Ihnen werden die Elektronen und Löcher nicht ausgehen. Es gibt zwei Hauptprozesse, durch die Sie mehr bekommen.
Thermische Energie erzeugt auf natürliche Weise Elektron/Loch-Paare in Ihrem Halbleiter. Daher kommen sie in einem Halbleiter im thermischen Gleichgewicht. Dieser Prozess ist jedoch langsamer, als wir es uns für eine LED oder eine Diode wünschen würden. Glücklicherweise können wir ihm helfen, indem wir Ladungsträger von außerhalb des pn-Übergangs injizieren. Wir können uns einen einfachen pn-Übergang mit etwas vom pn-Übergang zurückversetzten Metallkontakten vorstellen. Sie können Elektronen direkt in die n-Seite injizieren und die verlorenen Elektronen wieder auffüllen. Auf der p-Seite haben Sie eine stark erhöhte Elektron/Loch-Erzeugungsrate, die es Ihnen ermöglicht, effektiv Löcher in die p-Seite zu injizieren (indem Sie ein Elektron/Loch-Paar erzeugen und das Elektron in das Metall entfernen).
Nein, der Strom hört nicht auf zu fließen, da die Batterie eine konstante elektromotorische Kraft aufrechterhält. Einige freie Elektronen verlieren ihre kinetische Energie und werden blockiert. Sie können dieses Phänomen, dh freie Elektronen, die ihre kinetische Energie verlieren, als freie Elektronen betrachten, die kinetische Energie an einen Widerstand verlieren, sagen wir eine Glühbirne.
anna v