Chemija
Kai šviesos diodas pirmą kartą tapo parduodamas, daugiau nei prieš 40 metų, niekas iš tikrųjų nekreipė daug dėmesio į tai, kaip jis pagamintas ar iš ko jis chemiškai susideda. Taip buvo iš dalies dėl to, kad buvo prieinami tik keli pagrindiniai tipai ir spalvos (pvz., GaP – raudona ir žalia, o GaAsP – geltona). Šiandien, siekiant gauti naujų spalvų arba bangos ilgių ir pagerinti našumą bei patikimumą, kuriama daug naujų cheminių struktūrų tipų. Dėl šios priežasties šviesos diodai daugiau vadinami ne tik spalva, bet ir cheminiu pavadinimu, pvz., InGaAlP arba GaAlAs. Jei vartotojas nėra susipažinęs su LED technologija arba neturi chemijos ir medžiagų išsilavinimo, šis raidžių maišas gali būti labai painus. Toliau pateikta informacija padės sumažinti šią painiavą.
Galis
Pirmasis ir pagrindinis elementas, naudojamas beveik visų puslaidininkinių LED prietaisų gamyboje, yra galis. Galis yra metalinė medžiaga, kuri kaip mikroelementas randamas anglyse, boksite ir kituose mineraluose. Galio simbolis yra „Ga“ (atominis skaičius 31). Sumaišius su arsenu „As“ (atominis numeris 33), labai nuodingu pilku metaliniu elementu, maždaug 4000 laipsnių Farenheito temperatūroje susidaro galio arsenido junginys „GaAs“. Šis tamsiai pilkas kristalinis junginys yra originalių puslaidininkinių šviesos diodų, pagamintų beveik prieš 40 metų, pagrindas. Kai šiai medžiagai taikoma srovė / energija, išspinduliuojami fotonai arba šviesos dalelės. GaAs pats savaime skleidžia šviesą infraraudonųjų spindulių diapazone, kuri žmogaus akiai nematoma, tačiau jei kitas elementas – fosforas (labai reaktyvus baltas arba geltonas nemetalinis elementas, natūraliai esantis fosfatuose, kurio atominis skaičius 15 ir simbolis „ P“) susidaro mišrus galio aresenido fosfido „GaAsP“ kristalas. Atsižvelgiant į proporcingą fosforo kiekį, gaunama šviesa matomame diapazone nuo raudonos iki geltonos spalvos.
Be aukščiau aprašyto GaAsP, buvo sukurtas medžiagų derinys galio fosfidas „GaP“. Tinkamai sumaišius šį kristalinį junginį, galima gauti įvairių spalvų. Pavyzdžiui, į GaP pridedant cinko-deguonies, gaunama raudona spalva. Pridėjus azoto, gaunama žalia šviesa. Svarbu pažymėti, kad beveik visose puslaidininkinėse LED štampų medžiagose pridėti elementai, tokie kaip cinkas, azotas, berilis ir kt., paprastai nenurodomi bendroje medžiagos struktūros santrumpoje. Visos aukščiau paminėtos medžiagos, nors buvo sukurtos prieš daugelį metų, vis dar yra plačiai prieinamos ir naudojamos šiandien. (1 lentelė)
Aliuminis
Aštuntojo dešimtmečio pabaigoje buvo atrasta, kad į GaAs junginį pridedant aliuminio „Al“ (atominis numeris 13 ir gausiausias metalinis elementas žemės plutoje), galima gauti raudoną spalvą, kurios ryškumas ir efektyvumas žymiai padidės. esamą produktą. Taip susidarė galio aliuminio arsenidas „GaAlAs“. Nors galio, aliuminio ir arseno derinys egzistuoja maždaug 30 metų, tikrasis elementinės konfigūracijos formatas skiriasi. Kai kurie gamintojai junginį vaizduoja kaip AlGaAs, o kiti vadina GaAlAs. Iš pradžių daugelis manė, kad pirmoje vietoje nurodytos medžiagos buvo rasta daugiau nei kitų elementų. Jei GaAlAs buvo žymėjimas, tada Ga (galis) buvo pagrindinis junginio elementas. Al (aliuminis) būtų antras, o As (arsenidas) būtų trečias. Tai paskatino daugelį vartotojų manyti, kad jei elementų tvarka skiriasi, kiekvienas iš junginių labai skiriasi. Tai neteisinga prielaida. Kiekvieno elemento išdėstymo junginyje tvarka neatitinka standartinių cheminių sekų ir to daryti nereikia, nes tiksli cheminė struktūra nenurodyta. GaAlA yra tik „pirminiai“ elementai, naudojami junginyje. Visi kiti papildomi elementai ar priedai, tokie kaip cinkas ar azotas, ir tiksli jų sudėtis nėra išvardyti. Iš esmės vienintelis skirtumas tarp GaAlAs ir AlGaAs yra akronimo rašymo būdas.
Pastaruoju metu ši raidžių ir medžiagų tipų mišrainė dar labiau apsunkėjo, nes buvo pristatyta daug naujų junginių, tokių kaip indžio galio aliuminio fosfidas „InGaAlP“. Pridėjus indžio „In“ (minkšto kaliojo sidabriškai balto metalo junginio, daugiausia randamo cinko ir alavo rūdose, kurių atominis numeris 49), buvo nustatyta, kad ne tik pagerėtų šviesos diodų ryškumas ir efektyvumas, bet ir gerokai pailgėtų faktinis tarnavimo laikas. padidėjo, palyginti su dabartinėmis medžiagomis, tokiomis kaip GaAlAs. Be to, tinkamai naudojant dopingą, galima pagaminti daug įvairių spalvų ir bangų ilgių. Panašiai kaip ir galio aliuminio arsenidas, indžio galio aliuminio fosfido akronimas gali būti išreikštas įvairiais būdais. Du labiausiai paplitę yra InGaAlP ir AlInGaP. Abi formos yra chemiškai ta pati medžiaga.
III ir V grupės elementai
Elementai, tokie kaip (Al, Ga ir In), vadinami „III“ grupės elementais, o (P, As ir N) yra „V“ grupės elementai. Šviesą skleidžiantis puslaidininkinis produktas paprastai vadinamas „III-V“ medžiaga, gauta iš periodinės lentelės. Kiti junginiai, pvz., silicio karbidas „SiC“, jungiantis silicį (ne metalinį elementą, plačiai esantį žemės plutoje silicio dioksiduose ir naudojamą stiklui, puslaidininkiniams įtaisams, keramikai ir kt., kurių atominis numeris yra 14, gaminti) ir anglį (natūraliai Mėlynos ir žalios spalvos šviesos diodų gamyboje naudojamas gausus nemetalinis elementas, esantis visuose organiniuose ar gyvuose organizmuose, kurių atominis numeris 6) ir galio nitridas „GaN“. Šių junginių akronimas paprastai yra nuoseklus visoje pramonėje, nors jį galima bet kada perkelti. Sukūrus cheminį junginį, tą medžiagą apibūdinantis akronimas gali būti labai subjektyvus gamintojo ar kūrėjo užgaidoms. Svarbu pažymėti, kad vienas junginys neturėtų būti klaidingai suprantamas kaip pranašesnis ar prastesnis už kitą junginį, kurio cheminė sudėtis yra tokia pati, bet skirtinga cheminė tvarka.
