Heerkulka iyo danabku waa laba ka mid ah arrimaha deegaanka ee ugu muhiimsan ee si toos ah u saameynaya waxqabadka iyo cimriga dheer ee diodes iyo LED-yada elektaroonigga casriga ah. Fahamka sida ay u kala falgalaan qaybahaas iyo qalabka iftiinka soo saara ee semiconductor waa muhiim injineerada, naqshadeeyayaasha iyo qof kasta oo la shaqeeya nidaamyada elektaroonigga ah. Labada arrimoodba waxay si weyn u beddeli karaan iftiinka iftiinka, saxnaanta midabka, cimriga hawlgalka, iyo isku halaynta guud. Marka diodes iyo LEDs ay ku jiraan heerkul aad u sarreeya ama heerarka danab aan xasillooneyn, burburku si dhakhso leh ayuu u dardar-geliyaa, taasoo horseedaysa fashil hore iyo kordhinta kharashka dayactirka ee codsiyada warshadaha.
Xagga u dhexeeya xaaladaha ahaan iyo shaqsiyada semiconductors ma ahan mid aan la jiro. Badbaadinta yar ee berri iyo jooma waxay leedahay ugu yaraan xisaabta ku saabsan shaqsiyada, sida kuwa loo isticmaalo photodiode iyo nidaamka caafimaadka sare. Kooxaha iyo nidaamka gaariyaha iyo marka ka mid ah data centers ayaa ku daynaya inay xaqiijin karaan xaaladahaas si ay ugu sameeyaan gacanta iyo ugu hortagga dhammaan dhowrka ah ee ku jira. Maqalahanu wuxuu soo koobayaa meelaha muhiimka ah ee ku saabsan berri iyo jooma oo ku saabsan shaqsiyada semiconductors ee ku soo saaraya caafimaad, oo soo saaraya fikradaha faahfaahsan ee ku saabsan si ay ugu yarreeyaan caafimaadka LED iyo shaqsiyada ku saabsan xaaladaha kale ee ku jira.
Xaaladaha Berri ee Ku Saabsan Shaqsiyada Semiconductors ee Ku Soo Saaraya Caafimaad
Sida Berri uu ku saabsan caafimaadka soo saaraya
Jiinta wuxuu leeyahay tijaabo weyn oo ku saabsan xusnoyin iyo LED-yo, kaas oo ugu yar yahay xusnoyin ee ku jira qurxinta semiconductor. Marka jiinta ay ka badan yihiin, xusnooyinka bandgap ee semiconductor-ka ay ka yar yihiin, taas oo sababta ah in la joogo dhaqsoodka light-ka lagu soo bixiyo kuwa ka sarreeya dhaqsood. Tani, oo loo yaqaan “wavelength drift”, waa wax ka yar oo ku saabsan isticmaalada oo leh xusuus xoogga ah, halkaas oo xusuus xoogga ah ay noqon lahayd.
Jiintaha sare ay ka badan yihiin xusnoyin aan la soo bixiyo (non-radiative recombination) ku jira waxa, taas oo sababta ah in ay ka yar yihiin xusnooyinka quantum ee awoodaha semiconductor ee soo bixiya light. Tani wuxuu u muujiyaa in karaaradooda qarsoon ay ka yar yihiin in ay soo bixiyaan light-ka, iyo in karaaradooda badan ay la kulmayn doonaan jiinta. Iyo diodes iyo LEDs isticmaalka ku jira dhinaca jiinta sare, ka yar-ka xusnooyinka ay ka yar yihiin 50% ama ka yar, kaas oo la isku dayo xusnooyinka la eegay 25 degrees Celsius.
Hawlaha Xidhka Caddaan iyo Dhammaan Kalaadka
Ina la xiriir ah oo ku saabsan dhaqankiisa, xidhiidhka jirka leh ee gacmaha waa lagu talagalay in la hagaajino qalafaha semiconductors ee ku saabsan noolaha iyo in la kordhino xagga dhaqanka. Marka laga eego mudnaanta Arrhenius ee la isticmaalo badan ee ku saabsan xagga dhaqanka, waxa uu ku dhacdo in kasta oo jirka leh ka badan 10 daraja Celsius ay ugu yar yahay xagga dhaqanka. Tanaan xagga dhaqanka wuxuu muujinaysa in ay lahaan doonaan in qalaf aan lahayn xagga dhaqanka 50,000 saac, ay ugu yar yahay 10,000 saac.
Sistayada caanaha cusub waxa uu ku jira qalabka xadgudubka, waxyaalaha loo isticmaala wixii la taliyey xadgudubka, iyo foomaha loo isticmaala si loo xariiro xadgudubka. Qaybaha ugu weyn ee qaybaha shaqo ee ka dhacaya in ay isticmaalaan diyaadaha caanaha iyo qaybaha caanaha sare ee qaybaha caanaha ee leh shuqul weyn ayaa doonaya in la sameeyo qalabka xadgudubka oo leh xirfad, si loo hagaajiyo dhaqameedka. Marka lama sameeyin xadgudubka caanaha, tiro badan ee caanaha ayaa abuuraysa habka dhammaan ee xadgudubka, taasoo ah in caanaha ay ku siiyo xadgudubka, taasoo ka dhacaya in ay ku siiyo xadgudubka, taasoo ka dhacaya in ay ku siiyo xadgudubka.
Tirooyinka Caanaha iyo Kharashka Diyaadaha iyo LED-ka
Caanaha Dhexe iyo Dhaqameedka Shaqo
Xagga u dhaxlaysa joojinta la isticmaalay iyo xarigta diyaadka waa muhiim ah si ay u fahmaan shaqsiyada qaabka ku saabsan qoorto. Marka joojinta ka dhexeeya waxa uu ka taga joojinta xarigta, xarigta waxa uu dhaqaaqayaa iyo qoorto waxa uu bilaabmayaa. Laakiin, xagga u dhaxlaysa waa aan lahayn xagga isku dhafan. Kala duwan kasta oo yar ka dib markii uu ka taga wuxuu noqon doonaa xarigta isku dhafan, taasoo ka dhacaya qalbiga weyn iyo waxa uu noqon doonaa qalbiga weyn marka lama soo galo. Sidaas daraaddeed, xarigta la isticmaalay in la xariiro xarigta ama xarigta la isticmaalay in la xariiro xarigta waa muhiim ah marka la isticmaalo xarigta iyo LED-ka ee xarigta caadi ah.
Codsiga danabkii ka soo horjeeday ee loo maro diodaha ayaa abuuraya gobol daciif ah oo xannibaya socodka hadda, laakiin danabkii ka soo horjeeday ee xad dhaafka ahaa wuxuu sababi karaa burbur iyo dhaawac joogto ah. Qalabka iftiinka soo saara ee semiconductor, ilaalinta danab ee dhexdhexaadka ah ee dulqaadka adag ayaa muhiim u ah ka hortagga fashilka masiibada. Sharaxaadaha danab ee hore waxay caadi ahaan leeyihiin kala duwanaansho dulqaad ah oo ah ku dar ama ka yar 0.2 volts, iyo ka badnaanta xadkaas ayaa si dhakhso leh u hoos u dhigaya tayada isku xirnaanta. Isdhexgalka u dhexeeya danab la adeegsaday iyo waxtarka iyo waxqabadka LED waa mid toos ah: danab xad dhaaf ah ayaa sababi kara hoos u dhaca dhalaalka oo degdeg ah iyo isbeddelka midabka, halka danab hoose uu soo saaro wax soo saar mugdi ah iyo waxqabadka codsiyada fotodiode
Isbeddelada danab iyo kalsoonida nidaamka
Xasiloonida korontada waxay si toos ah u go'aamisay kalsoonida qalabka iftiinka ee semiconductor ee codsiyada berrinka. Isbeddelka danab, kor u kaca joogtada ah, iyo isbeddellada sahayda ayaa caadi ah deegaannada warshadaha, nidaamyada baabuurta, iyo qalabka korontada ku shaqeeya. Isbeddelladan waxay sababaan wareegga degdegga ah ee hadda ka socda diodaha iyo LED-yada, oo dardargelinaya korontada ku dhex jirta isku xirnaanta biraha iyo abuurista culeys farsamo ee isdhexgalka isku xirnaanta. Xaddiga korontada ee kala duwan wuxuu ka dhigan yahay dhacdo yar oo stress ah oo ku soo ururaysa waqti ka dib, ugu dambeyntii waxay keentaa in ay fashilmaan marka waxyeeladu gaarto heerar muhiim ah.
Qaybaha xasiloonka dhexdooda ee isku daynta jirka waxay ugu dhaqaaqaysaa diyaadaha iyo LED-ka ka dib marka la isku dayno jirka, maadaama waxay isku daynaan jirka, aan la isku dayno jirka. Tani wuxuu ku sameeyaa qabasho leh oo kala duwan ee noocaha guulka iyo heshiiska LED-ka, iyadoo la isku dayno taasoo ku saabsan isku daynta jirka. Nolosha caalamiga ah ee qaybaha xasiloonka waxay isticmaalaan isku daynta jirka ee faahfaahsan, qaybaha xasiloonka ee isku daynaya jirka, iyo isku daynta jirka ee ku saabsan dhaqaaqyada. Marka la isticmaalo photodiode-ka, taasoo leh in la doorto si sax ah, isku daynta jirka waxay ka badan yahay, waayo, xumaan iyo dhaqaaqyada waxay ku saabsan karaan saxaafinta.
Qaybaha xasiloonka ee isku daynaya iyo hababka ugu yar ee ku saabsan
Isku daynta jirka iyo jirka ee ku saabsan gudaha
Xaalayaasha ugu wanaagsan ee ku saabsan isticmaalka ayaa dhacaya marka xaaladaha joomo iyo joomo ee ku saabsan qaybta la isticmaalayo oo la sameeyo caawin. Joomo weyn waxa uu ka saaray joomo dhexe iyo ka badan karaa carruurtiisa, ku dhaqaaqayaa xaalad aad ugu wanaagsan oo ka saaray dhibaatada. Marka la isku dhufto xaaladaha joomo la isticmaalayo ama xaaladaha joomo weyn, xaaladaha laba ayaa ka saaray natiijada kaalinta ee ku saabsan xaaladaha joomo ama joomo weyn, ku dhaqaaqayaa in ay ka saaray natiijada kaalinta ee ku saabsan xaaladaha joomo ama joomo weyn. Natiijada saxda ah ee kaalinta xaaladaha laba waxa uu ka saaray isla gudbuurka natiijada kaalinta ee ku saabsan xaaladaha joomo ama joomo weyn, ku dhaqaaqayaa in ay ka saaray isla gudbuurka aan la xiriiraan ee xaaladaha joomo ama joomo weyn ee ku saabsan diyaadaha iyo LED-ka.
Injineerada waa inay naqshadeeyaan nidaamyada leh xakamaynta isla waqtiga heerkulka iyo danab si loo wanaajiyo waxtarka iyo waxqabadka LED. Tani waxay u baahan tahay maaraynta kuleylka oo la isku daray oo la shaqeeya nidaamka saxda ah ee korontada. Nidaamyada dareemayaasha ee dib loo dhigo waxay la socdaan heerkulka isku xirnaanta iyo danabka quudinta waqtiga dhabta ah, taas oo u oggolaanaysa magdhow firfircoon iyada oo loo marayo hagaajinta hadda. Qalabka iftiinka ee loo yaqaan'semiconductor light emitting devices' ee hawada iyo daawooyinka ayaa inta badan ka kooban dareemayaal kuleyl oo la dhisay iyo nidaaminta hadda la isku daray si loo ilaaliyo waxqabadka heerarka deegaanka ee aadka u daran.
Mabda'a naqshadeynta ee lagu kordhinayo kalsoonida
Ku xirin diyaadaha iyo LED-ka la isticmaalayo waxa uu leeyahay inaad ku fiirsato dhaqameynta iyo qaybta elektirki ah ee ku jira. Albaabka oo la siiyey qaybta joogga ugu weyn ee joojinta ayaa la siiyey qaybta caalamiynta ugu weyn ee qaybta joogga, laakiin waxay si degdeg ah ugu sameeyaan qaybta joogga ka mid ah. Sidaas daraaddeed, albaabka semikondaktar ee ku jira qaybta joogga ugu weyn ee qaybta joogga ayaa ku jira qaybta joogga ugu weyn ee qaybta joogga, taasoo ku jira qaybta joogga ugu weyn ee qaybta joogga. Qaybta photodiode wuxuu ku jira qaybta caalamiynta ugu weyn ee qaybta joogga, taasoo ku jira qaybta joogga ugu weyn ee qaybta joogga, taasoo ku jira qaybta joogga ugu weyn ee qaybta joogga.
Dabba ka dhawaaqaya in la isticmaalo hababka derating waa in la xidhiidha waxyaabaha ugu dambeysa ee led-ka iyo qalabta. Marka la isticmaalo qalabaha 70 ilaa 80 boqolka ah ee kariyanta ugu sareysa, dhammaynta junciton ayaa ka yar, oo waxay ku darayaan dhammaynta dhowr. Kalkuulada dhawaaqinta celiyaha ayaa leh in la eegto dhammaynta ugu waawayn ee awoodda, oo celiyaha ayaa leh in la gudbiso 20 ilaa 30 boqolka ah ee awoodda ka badan marka la eego dhammaynta ugu sareysa ee loo baahanyo. Marka la sameeyo qalabaha taasoo leh in qalabaha semiconductors ee ku soo saaraya caasho ay lahaan mid ka yar oo ku jira qoraalka, halkaas ayaa muwaadiniyaha ku helaya qalabta ugu wanaagsan, xasiloonka ka yar ee la isticmaalo, iyo qalabta ugu wanaagsan ee la heli karaa kula tamarta dhammaynta dhowrka uu qalabku ugu yaal. Tani waa habka ugu wanaagsan ee la isticmaalo marka la eego dhammaynta dhowrka oo la isticmaalo qalabaha iyo led-ka, oo waxay ku muuqdaan inay leedahay xasiloon ka yar.
Su’aalaha loo isticmaalo badan
Sidaa caday dhammaynta ku saaraya caasho LED?
Marka halkee xaddi ugu badan yahay, ururka enerji ee qofka ku jira waxa uu ka yar yahay, taasoo ka dhigaya in lambarka dhaqanka ku soo noqdaa lambarka cagaar. Tani waa xaddiga la leeyahay in LED-ka oo ku jira lambarka cagaar ay ku muuqato inay ku jiraan lambarka cagaar marka halkee xaddi ugu badan yahay. Sidoo kale, waxyaalaha phosphor ee loo isticmaalayo LED-ka ay kula jirto inay ku jiraan lambarka cagaar iyo inay ku jiraan lambarka cagaar marka halkee xaddi ugu badan yahay. Booska lambarka cagaar ee ku jira nidaamka, xaddiga xisaabta halkee iyo xaddiga xisaabta ayaa loo baahan yahay inay ku jiraan lambarka cagaar ee ku jira nidaamka.
Waa maxay xaddiga ugu yar ee voltijka iyo xaddiga LED-ka?
Kor u kaca danabku wuxuu abuuraa koror aad u sarreeya oo ku socda horudhaca diodaha iyo LED-yada, oo abuuraya kuleyl xad dhaaf ah oo ku yaal isku xirnaanta oo dardargelinaya korontada korontada ee hagayaasha birta ah. Xitaa kor u kaca 10 ilaa 15 boqolkiiba ayaa yareynaya cimriga qalabka iftiinka ee semiconductor-ka ah 50 boqolkiiba ama ka badan. Kororka danab ee ka yimaada wareejinta qalabka ama isbeddelka sahayda ayaa kordhinaya waxyeelada isku dhafan ee ugu dambeyntii ka badan xoogga farsamada iyo korontada ee maaddada. Ilaalinta wareegga oo leh kor u kaca korontada iyo ilaha hadda la xakameeyo ayaa ka hortagaya qaladaadkan waxayna ilaalinayaan waxtarka iyo waxqabadka.
Codsiyada fotodiode-ka ma si kalsooni leh ayey ugu shaqeyn karaan jawi heerkul sare ah?
Waxyaabaha photodiode ayaa noqon karaa shaqaynaya inay la jiro dhererka sare, laakiin awooddu wuxuu ka badan yahay marka dhererku ugu yar yahay. Isku dhafan kasta oo dhan (dark current) waxaa ku saaray dhererka, taasoo ku dhaqaaqayaa xisbiyada isku dhafan iyo xisbiyada heerka lagu helo. Xisbiyada isku dhafan ee qorshaha semiconductors ayaa ka yar yahay marka dhererku ugu yar yahay. Waxyaabaha photodiode ee qaar ka mid ah waxyaabaha industriyada oo leh xisbiyada sare ee ku saabsanaya inay noqoto si wanaagsan, ayaa isticmaalaya coolers ee thermoelectric ama xisbiyada dhererka si cad ah. Marka la isku dayo xisbiyada dhererka iyo xisbiyada sirkuyt ee la xiriira, waxyaabaha photodiode ayaa noqon karaa si wanaagsan, haddaba marka ay la jiro waxyaabaha industriyada xoog badan ee qorshaha iyo LED-ku waa inay ku jirto dhererka xoog badan.
EN
