Prinsip Kerja dan Aplikasi Dioda LED (Light Emitting Diode)

Kepanjangan LED adalah Light Emitting Diode yaitu sumber cahaya semikonduktor dua arah. Pada tahun 1962, Nick Holonyak telah datang dengan gagasan dioda pemancar cahaya, dan dia bekerja untuk perusahaan listrik umum.

LED adalah jenis dioda khusus dan mereka memiliki karakteristik listrik yang sama dengan dioda PN-junction. Oleh karena itu LED memungkinkan aliran arus ke arah depan dan menghalangi arus ke arah sebaliknya.

LED menempati area kecil yang kurang dari 1 mm 2. Aplikasi LED digunakan untuk membuat berbagai proyek listrik dan elektronik. Pada artikel ini, kita akan membahas prinsip kerja LED dan aplikasinya.

Pengertian LED

Dioda LED adalah termasuk dioda pn-junction. LED adalah dioda yang diolah secara khusus dan terdiri dari jenis semikonduktor khusus. Ketika cahaya memancarkan bias maju, maka itu disebut sebagai dioda pemancar cahaya (LED).

Bagaimana LED Bekerja?

Dioda pemancar cahaya secara sederhana, kita kenal sebagai dioda. Ketika dioda bias maju, maka elektron dan holes (lubang) bergerak cepat melintasi persimpangan (junction) dan mereka terus-menerus bergabung, melepaskan satu sama lain.

Segera setelah elektron bergerak dari tipe-n ke silikon tipe-p, ia bergabung dengan holes, lalu menghilang. Karenanya ia membuat atom lengkap & lebih stabil dan memberikan sedikit ledakan energi dalam bentuk paket kecil atau foton cahaya.

Diagram di atas menunjukkan cara kerja dioda pemancar cahaya dan proses langkah demi langkah diagram.

• Dari diagram diatas, kita dapat mengamati bahwa silikon tipe-N dalam warna merah dan berisi elektron, mereka ditunjukkan oleh lingkaran hitam.

• Silikon tipe-P berwarna biru dan mengandung holes (lubang), mereka ditunjukkan oleh lingkaran putih.

• Catu daya di junction-pn membuat dioda bias maju dan mendorong elektron dari tipe-n ke tipe-p. Mendorong lubang ke arah yang berlawanan.

• Elektron dan holes di persimpangan digabungkan.

• Foton dilepaskan ketika elektron dan holes digabungkan kembali.

Jenis LED

Ada berbagai jenis LED yang ada dan beberapa di antaranya disebutkan di bawah ini.

• Gallium Arsenide (GaAs) - infrared

• Gallium Arsenide Phosphide (GaAsP) - red ke infrared, orange

• Aluminium Gallium Arsenide Phosphide (AlGaAsP) - kecerahan tinggi merah, oranye-merah, oranye, dan kuning

• Gallium Phosphide (GaP) - merah, kuning dan hijau

• Aluminium Gallium Phosphide (AlGaP) - hijau

• Gallium Nitride (GaN) - hijau, hijau zamrud

• Gallium Indium Nitride (GaInN) - dekat ultraviolet, hijau kebiruan dan biru

• Silicon Carbide (SiC) - berwarna biru sebagai media

• Zinc Selenide (ZnSe) - biru

• Aluminium Gallium Nitride (AlGaN) - ultraviolet

Prinsip Kerja LED

Prinsip kerja dioda LED didasarkan pada teori kuantum. Teori kuantum mengatakan bahwa ketika elektron turun dari tingkat energi yang lebih tinggi ke tingkat energi yang lebih rendah, energi yang dipancarkan dari foton. Energi foton sama dengan kesenjangan energi antara kedua tingkat energi ini. Jika dioda PN-junction berada dalam bias maju, maka arus mengalir melalui dioda.

Aliran arus dalam semikonduktor disebabkan oleh kedua aliran holes (lubang) dalam arah yang berlawanan dari arus dan aliran elektron ke arah arus. Oleh karena itu akan ada rekombinasi karena aliran pembawa muatan ini.

Rekombinasi menunjukkan bahwa elektron dalam pita konduksi melompat turun ke pita valensi. Ketika elektron melompat dari satu pita ke pita lainnya, elektron akan memancarkan energi elektromagnetik dalam bentuk foton dan energi foton sama dengan kesenjangan energi terlarang.

Sebagai contoh, mari kita perhatikan teori kuantum, energi foton adalah produk dari konstanta Planck dan frekuensi radiasi elektromagnetik. Persamaan matematika ditampilkan

Persamaan = hf

Di mana h dikenal sebagai konstanta Planck, dan kecepatan radiasi elektromagnetik sama dengan kecepatan cahaya yaitu c. Radiasi frekuensi terkait dengan kecepatan cahaya seperti

af = c / λ. λ 

dilambangkan sebagai panjang gelombang radiasi elektromagnetik dan persamaan di atas akan menjadi sebagai a

Persamaan = he / λ

Dari persamaan di atas, kita dapat mengatakan bahwa panjang gelombang radiasi elektromagnetik berbanding terbalik dengan celah terlarang. Pada silikon umum, semikonduktor germanium, celah energi terlarang ini berada di antara pita kondisi dan valensi sedemikian rupa sehingga total radiasi gelombang elektromagnetik selama rekombinasi adalah dalam bentuk radiasi infrared.

Kita tidak dapat melihat panjang gelombang infrared karena mereka berada di luar jangkauan kita yang terlihat. Radiasi infrared dikatakan sebagai panas karena silikon dan semikonduktor germanium bukan semikonduktor gap langsung, tetapi ini adalah semikonduktor gap tidak langsung.

Tetapi dalam semikonduktor celah langsung, tingkat energi maksimum pita valensi dan tingkat energi minimum pita konduksi tidak terjadi pada momen elektron yang sama. Oleh karena itu, selama rekombinasi elektron dan holes (lubang) adalah migrasi elektron dari pita konduksi ke pita valensi, momentum pita elektron akan berubah.

Karakteristik I-V LED

Ada berbagai jenis LED yang tersedia di pasar dan ada berbagai karakteristik LED yang mencakup warna cahaya, atau radiasi panjang gelombang, intensitas cahaya. Karakteristik penting dari LED adalah warna.

Di awal penggunaan LED, hanya ada warna merah. Karena penggunaan LED meningkat dengan bantuan proses semikonduktor dan melakukan penelitian pada logam baru untuk LED, warna yang berbeda terbentuk.

Grafik berikut menunjukkan kurva perkiraan antara tegangan maju dan arus. Setiap kurva pada grafik menunjukkan warna yang berbeda. Tabel menunjukkan ringkasan karakteristik LED.

Aplikasi LED (Light Emitting Diode)

Ada banyak aplikasi LED dan beberapa di antaranya dijelaskan di bawah ini.

• LED digunakan sebagai bohlam di rumah dan industri

• LED digunakan di sepeda motor dan mobil

• LED digunakan di ponsel untuk menampilkan pesan

• LED digunakan di lampu lalu lintas, sinyal yang dipimpin digunakan

Kelebihan LED

• Biaya LED lebih murah dan kecil.

• Dengan menggunakan LED, listrik terkontrol.

• Intensitas LED berbeda dengan bantuan mikrokontroler.

Pada artikel ini, kita telah membahas Prinsip Kerja dan Aplikasi Dioda Pemancar Cahaya (LED). Saya harap dengan membaca artikel ini Anda telah memperoleh beberapa informasi dasar dan cara kerja dari dioda pemancar cahaya (LED).