Существует несколько типов полупроводниковых устройств, используемых для излучения света. Светодиоды и лазерные диоды очень часто используются в фонариках, медицинских устройствах, светофорах и т. д., но основное различие между этими двумя устройствами заключается в принципе работы.
Природа света, излучаемого этими устройствами, также различна и, следовательно, имеет разные применения.
Основные выводы
- Светодиоды LED (светоизлучающие диоды) излучают свет, пропуская электрический ток через полупроводниковый материал, в то время как лазерные диоды производят когерентный свет посредством стимулированного излучения фотонов.
- Лазерные диоды излучают более сфокусированный, интенсивный и направленный свет, чем светодиоды, создавая рассеянный и более широкий свет.
- Светодиоды и лазерные диоды используются в различных приложениях, таких как освещение, связь и электроника, но их различные свойства делают их подходящими для разных целей.
Светодиод против лазерного диода
Светодиоды работают, преобразуя электрическую энергию непосредственно в световую энергию посредством процесса, называемого электролюминесценцией. Светодиоды обычно используются в широком спектре приложений. Лазерные диоды, с другой стороны, излучают свет посредством стимулированного излучения. Как и светодиоды, лазерные диоды изготавливаются из полупроводниковых материалов.
Светодиод излучает световую энергию, когда основные и неосновные заряды (электроны и дырки) рекомбинируют в pn-переходе прямого смещения.
Электроны и дырки находятся на разных энергетических уровнях, поэтому, когда первые переходят из зоны проводимости в валентную зону, некоторая энергия высвобождается и используется для излучения света.
Лазерные диоды широко используются в телекоммуникациях; Основными частями этого устройства являются фотодиод, лазер, стеклянная линза спереди и оптоволокно.
Лазерные диоды работают по принципу вынужденного излучения, и концентрация носителей заряда в лазерных диодах очень высока.
Сравнительная таблица
| Параметры сравнения | LED | Лазерный диод |
|---|---|---|
| Определение | Светодиоды представляют собой полупроводниковые материалы, излучающие свет при прохождении через них электрического тока. | Полная форма светодиода — светоизлучающий диод. |
| Полная форма | Полная форма лазера - это усиление света за счет вынужденного излучения. | Время отклика лазерного диода намного меньше, чем у светодиодов. |
| Принцип работы | Основной принцип работы светодиода основан на электролюминесценции. | Основным принципом работы лазерного диода является вынужденное излучение. |
| Время отклика | Время отклика светодиодов намного меньше, чем у лазерных диодов. | Текущий диапазон управления составляет от 50 мА до 100 мА. |
| Текущий | Текущий диапазон управления составляет от 5 мА до 40 мА. | Время отклика лазерных диодов намного меньше, чем у светодиодов. |
| Природа | Свет, излучаемый светодиодами, некогерентен и имеет различные цвета. | Свет, излучаемый лазерным диодом, является когерентным и монохроматическим. |
Что такое светодиод?
Светодиодное устройство лучше всего описать как диод с pn-переходом, из которого излучается свет при прохождении через него тока.
В области перехода электроны со стороны n объединяются с дырками со стороны p и излучают достаточно энергии в виде света (и тепла).
Образовавшаяся световая энергия излучается через переход диода. Отдельные светодиоды используются для создания десятичных точек, тогда как несколько светодиодов используются вместе для создания сегмента линии.
Чтобы понять работу светодиода, необходимо понять квантовую теорию, поскольку она связана с движением электронов от более высоких энергетических уровней к более низким.
При конструировании светодиода он подключается в прямом направлении, чтобы ток протекал в прямом направлении. Электроны движутся в противоположном направлении.
Поскольку между зоной проводимости и валентной зоной существует энергетическая щель, разница в этой энергии равна мощности фотонов.
Есть несколько преимуществ использования светодиодов в электронных дисплеях. Например, интенсивность светодиодного освещения можно контролировать очень плавно; в отличие от лазерных диодов, они излучают различные цвета, такие как зеленый, красный, желтый и т. д.
Они также очень экономичны как для бытовых, так и для промышленных целей.
Что такое лазерный диод?
Лазерные диоды широко используются, особенно в научных и медицинских целях. Свет, излучаемый лазерным диодом, образует узкий пучок и может быть быстро запущен из оптического волокна.
Монохроматичность является одной из основных характеристик света, излучаемого лазерными диодами. Поскольку они содержат только один цвет, они широко применяются в медицине.
Световые лучи, излучаемые лазерными диодами, также являются когерентными, а это означает, что присутствует только одна длина волны. Существует два класса лазерных диодов: один может излучать свет сам по себе, а другой использует внешний источник.
У лазера есть большое преимущество: свет может распространяться на очень большие расстояния. Помимо того, что он может перемещаться на большие расстояния, есть и другие преимущества использования лазерных диодов.
Например, лазерные диоды потребляют мало энергии, они могут работать в течение долгих часов, стоимость производства этого оборудования также является обычной, а их небольшие размеры делают их легко переносимыми.
Помимо нескольких преимуществ, лазерные диоды также имеют несколько недостатков.
Наиболее существенным недостатком является то, что свет, излучаемый лазером, вреден для наших глаз, а производительность устройства меняется из-за повышения температуры (уязвима к высокой температуре).
Основные различия между Светодиод и лазерный диод
- Принцип работы светодиода и лазерного диода различен. В то время как первый работает на основе электрояркости, второй работает на стимулированном излучении.
- Управляющий ток для светодиодов больше, чем у лазерных диодов.
- Светодиоды работают в широком диапазоне частот (от 10 ТГц до 50 ТГц), тогда как лазерные диоды работают в узком диапазоне (от 1 МГц до 2 МГц).
- В светодиодах концентрация носителей заряда намного ниже, чем в лазерных диодах.
- У светодиода более широкая площадь перехода, и, следовательно, свет проходит через очень широкое пространство, тогда как у лазерных диодов очень узкая площадь перехода.
- https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/999188/
- https://www.nature.com/articles/nphoton.2014.326?draft\u003djournal
Я приложил столько усилий, чтобы написать этот пост в блоге, чтобы предоставить вам ценность. Это будет очень полезно для меня, если вы подумаете о том, чтобы поделиться им в социальных сетях или со своими друзьями/родными. ДЕЛИТЬСЯ ♥️
