Valguse kiirgamiseks kasutatakse mitut tüüpi pooljuhtseadmeid. LED-id ja laserdioodid on väga laialt kasutatavad taskulambid, meditsiiniseadmed, foorid jne, kuid peamine erinevus nende kahe seadme vahel seisneb tööpõhimõttes.
Nende seadmete kiirgava valguse olemus on samuti erinev ja seetõttu on neil erinev rakendus.
Võtme tagasivõtmine
- LED (Light Emitting Diode) dioodid kiirgavad valgust, juhtides elektrivoolu läbi pooljuhtmaterjali, samas kui laserdioodid toodavad koherentset valgust footonite stimuleeritud emissiooni kaudu.
- Laserdioodid kiirgavad fokuseeritumat, intensiivsemat ja suunatumat valgust kui LED-id, tekitades hajutatud ja laiemat valgust.
- LED- ja laserdioode kasutatakse erinevates rakendustes, nagu valgustus, side ja elektroonika, kuid nende eristuvad omadused muudavad need sobivaks erinevatel eesmärkidel.
LED vs laserdiood
LED-id töötavad teisendamise teel elektri- energia otse valgusenergiaks läbi protsessi, mida nimetatakse elektroluminestsentsiks. LED-e kasutatakse tavaliselt laialdaselt valik rakenduste kohta. Laserdioodid seevastu kiirgavad valgust stimuleeritud emissiooni kaudu. Nagu LED-id, on laserdioodid valmistatud pooljuhtmaterjalidest.
LED kiirgab valgusenergiat, kui enamus- ja vähemuslaengud (elektronid ja augud) rekombineeruvad päripingestusega pn-siirdes.
Elektronid ja augud on erinevatel energiatasemetel, nii et kui esimene hüppab juhtivusribalt edasi kaitseriba, vabaneb osa energiast ja seda kasutatakse valguse kiirgamiseks.
Laserdioode kasutatakse laialdaselt telekommunikatsioonis; selle seadme põhiosad on a fotodiood, laser, klaaslääts ees ja fiiber.
Laserdioodid töötavad stimuleeritud emissiooni põhimõttel ja kontsentratsioon on laserdioodides väga kõrge.
Võrdlustabel
| Võrdlusparameetrid | LED | Laserdiood |
|---|---|---|
| Määratlus | LED-id on pooljuhtmaterjalid, mis kiirgavad valgust, kui neid läbib elektrivool. | LED-i täielik vorm on valgusdiood. |
| Täisvorm | Laseri täielik vorm on valguse võimendamine stimuleeritud kiirguse emissiooniga. | Laserdioodi reageerimisaeg on palju kiirem kui LED-idel. |
| Tööpõhimõte | LED-i peamine tööpõhimõte põhineb elektroheledusel. | Laserdioodi peamine tööpõhimõte on stimuleeritud emissioon. |
| Response Time | LED-ide reaktsiooniajad on palju aeglasemad kui laserdioodidel. | Praegune voolutugevus on vahemikus 50 mA kuni 100 mA. |
| Praegune | Praegune voolutugevus on vahemikus 5 mA kuni 40 mA. | Laserdioodide reaktsiooniaeg on palju kiirem kui LED-idel. |
| loodus | LED-i kiirgav valgus on ebaühtlane ja sisaldab erinevaid värve. | Laserdioodi kiirgav valgus on koherentne ja monokromaatiline. |
Mis on LED?
LED-seadet kirjeldatakse kõige paremini pn-ristmikuna diood kust voolu läbimisel valgus kiirgab.
Liitumisalal ühinevad n-poolsed elektronid p-poolsete aukudega ja eraldavad valguses (ja soojuses) piisavalt energiat.
Tekkiv valgusenergia kiirgub läbi dioodi ristmiku. Üksikuid LED-e kasutatakse kümnendkohtade tegemiseks, samas kui joonelõigu loomiseks kasutatakse koos mitut LED-i.
LED-i töö mõistmiseks üks peab mõistma kvantteooriat, sest see on seotud elektronide liikumisega kõrgemalt energiatasemelt madalamale.
LED-i ehitamise ajal ühendatakse see ettepoole nii, et vool liigub ettepoole. Elektronid liiguvad vastupidises suunas.
Kuna juhtivusriba ja valentsriba vahel on energiavahe, on selle energia erinevus võrdne footonite võimsusega.
LED-i kasutamisel elektroonilistes ekraanides on mitmeid eeliseid. Näiteks LED-tulede intensiivsust saab väga sujuvalt juhtida; erinevalt laserdioodidest kiirgavad need erinevaid värve nagu roheline, punane, kollane jne.
Samuti on need väga ökonoomsed nii koduseks kui ka tööstuslikuks otstarbeks.
Mis on laserdiood?
Laserdioode kasutatakse laialdaselt, eriti teaduslikel ja meditsiinilistel eesmärkidel. Laserdioodist kiirgav valgus moodustab kitsa kiire ja seda saab kiiresti valguskiust välja lasta.
Ühevärvilisus on laserdioodide poolt kiiratava valguse üks peamisi omadusi. Kuna need sisaldavad ainult ühte värvi, on neil laialdased meditsiinilised rakendused.
Laserdioodide kiirgavad valguskiired on samuti koherentsed, mis tähendab, et esineb ainult üks lainepikkus. On kaks klassid laserdioodid, millest üks suudab valgust kiirata ise ja teine, mis kasutab välist allikat.
Laseril on suur eelis: valgus suudab läbida väga pikki vahemaid. Lisaks sellele, et see suudab pikki vahemaid läbida, on laserdioodide kasutamisel ka teisi eeliseid.
Näiteks laserdioodid tarbivad vähe energiat, võivad töötada pikki tunde, levinud on ka nende seadmete tootmiskulud ning nende väiksus muudab need kergesti kaasaskantavaks.
Mitmete eeliste hulgas on laserdioodidel ka mõned puudused.
Kõige olulisem puudus on see, et laseri kiirgav valgus on kahjulik meie silmad ja seadme jõudlus varieerub temperatuuri tõusu tõttu (kõrge temperatuuri suhtes tundlik).
Peamised erinevused LED ja laserdiood
- LED- ja laserdioodi tööpõhimõte on erinev. Samal ajal kui esimene töötab edasi elektro-heledus, viimane töötab stimuleeritud emissioonil.
- LED-i juhtvool on suurem kui laserdioodidel.
- LED peitub laias ribalaius vahemikus (10THz kuni 50THz), samas kui laserdioodid asuvad kitsas ribalaiuse vahemikus (1MHz kuni 2MHz).
- LED-is on laengukandjate kontsentratsioon palju väiksem kui laserdioodidel.
- LED-il on laiem ühendusala ja seetõttu läbib valgus väga laia ruumi, samas kui laserdioodidel on väga kitsas ühendusala.
- https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/999188/
- https://www.nature.com/articles/nphoton.2014.326?draft\u003djournal
Viimati värskendatud: 25. juulil 2023
Olen selle blogipostituse kirjutamisega nii palju vaeva näinud, et teile väärtust pakkuda. See on mulle väga kasulik, kui kaalute selle jagamist sotsiaalmeedias või oma sõprade/perega. JAGAMINE ON ♥️
Piyush Yadav on viimased 25 aastat töötanud kohalikus kogukonnas füüsikuna. Ta on füüsik, kelle kirg on muuta teadus meie lugejatele kättesaadavamaks. Tal on loodusteaduste bakalaureusekraad ja keskkonnateaduste magistrikraad. Tema kohta saate tema kohta rohkem lugeda bio-leht.
