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 путем преобразования электрический энергии непосредственно в световую энергию посредством процесса, называемого электролюминесценцией. Светодиоды широко используются в ассортимент приложений. Лазерные диоды, с другой стороны, излучают свет посредством вынужденного излучения. Как и светодиоды, лазерные диоды изготовлены из полупроводниковых материалов.
LED излучает световую энергию, когда большая часть и второстепенные заряды (электроны и дырки) рекомбинируют в p-n переходе прямого смещения.
Электроны и дырки находятся на разных энергетических уровнях, поэтому, когда первые перескакивают из зоны проводимости в балдахин, часть энергии 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. концентрации носителей заряда очень высока в лазерных диодах.
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 описывается как pn-переход. диод откуда свет излучается 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, one необходимо понимать квантовую теорию, потому что она связана с движением электронов с более высоких энергетических уровней на более низкие.
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 очень плавно регулировать; 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 когерентны, что означает наличие только одной длины волны. Есть два классов лазерных диодов, один из которых 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 человека. наши глаза, а производительность устройства меняется из-за повышения температуры (уязвимость к высокой температуре).
Основные различия между Светодиод и лазерный диод
- Принцип работы светодиода и лазерного диода различен. Пока первый работает на электро-яркость, последний работает на вынужденном излучении.
- Управляющий ток для светодиодов больше, чем у лазерных диодов.
- Светодиод лежит в широком трафик диапазоне (от 10 ТГц до 50 ТГц), тогда как лазерные диоды находятся в узком диапазоне частот (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
Последнее обновление: 25 июля 2023 г.
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 ♥️
Пиюш Ядав последние 25 лет работал физиком в местном сообществе. Он физик, увлеченный тем, чтобы сделать науку более доступной для наших читателей. Он имеет степень бакалавра естественных наук и диплом о высшем образовании в области наук об окружающей среде. Подробнее о нем можно прочитать на его био страница.
