Gibt es eine Lücke in einer LED zwischen den Platten (Pfosten & Amboss) oder einem Draht (oder gibt es jeweils verschiedene Arten)?

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Früher glaubte ich, dass zwischen den Platten einer LED (zwischen dem Pfosten und dem Amboss) eine Lücke besteht.

Ich habe jedoch kürzlich die folgende Zeichnung auf Wikipedia gesehen ( https://en.wikipedia.org/wiki/Light-emitting_diode#/media/File:LED,_5mm, green (en) .svg ):

Ich bemerkte, dass es die "Drahtbindung" zeigt, die einen Draht vom Pfosten zum Amboss anzeigt.

Frage 1

Gibt es dort tatsächlich einen physischen Draht?

Ich dachte immer, die Elektronen sprangen über die Lücke und es gab keinen Draht und das war ein Teil der Gründe, warum LEDs so lange dauerten.

Frage 2 - zur Klarheit

Wenn dort ein Draht ist, ist es der Teil, der aufleuchtet? Oder springen die Elektronen immer noch über die Lücke? (Ich gehe davon aus, dass sie auf dem Draht geführt werden, versuche aber nur zu klären.)

Frage (n) 3

Wenn der Draht vorhanden ist, handelt es sich um eine (neuere) Designänderung der LEDs? Haben LEDs der Vergangenheit diesen Draht gehabt oder nicht? Ist dies eine spezielle Art von LED mit dem Draht und gibt es einige, die es nicht haben?

led circuit-design components

— Raddevus
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Warum würde es einen Draht zeigen, wenn es keinen gäbe?

— Finbarr

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Nichts Modernes an diesem Design. Es gab immer eine Lücke zwischen den beiden Leads - ansonsten würden sie kurzschließen. Wo hat sich Ihrer Meinung nach das eigentliche Halbleitermaterial befunden?

— Finbarr

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Deshalb lese und lerne ich ständig. Jeder muss irgendwann etwas lernen. Ich bin kein Elektronikingenieur - ich bin Softwareentwickler - also habe ich die Physik der Funktionsweise einer LED noch nie aus nächster Nähe untersucht. Und realistisch gesehen wussten wahrscheinlich 90% der Menschen, die LEDs in ihren Projekten verwenden, das nicht. Ich denke, ich hatte die Idee, über die Lücke zu springen, weil ich den Draht nicht sehen konnte. Ist das nicht cool : | Vor kurzem wollte ich die Grundlagen der Funktionsweise einer LED erklären, also habe ich nachgeforscht, bevor ich es erklärte. Etwas anderes tun viele Leute nicht. :)

— Raddevus

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Wenn 2 V ausreichen würden, um eine Lücke dieser Größe zu überspringen, wären wir alle in großen Schwierigkeiten.

— Finbarr

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Die "Lücke", in die die Elektronen springen, ist subatomar - zwischen den Energieniveaus in den Atomen selbst. Es ist kein realer physikalischer Raum zwischen den Elektroden.

— Peter Bennett

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Antwort 1:

Ja, da ist tatsächlich ein physischer Draht. Der Draht schließt jedoch Anode und Kathode nicht kurz, sondern verbindet sich von der Anode auf einen Teil des Halbleiterchips.

Antwort 2:

Der Draht ist nur ein Draht, er trägt nicht zur Lichtleistung der LED bei. (Andere als die Bereitstellung einer notwendigen elektrischen Verbindung)

Antwort 3:

Dies ist kein neues LED-Design.

Weitere Kommentare:

Die gesamte Licht emittierende Funktion findet an dem kleinen Teil statt, der in der Abbildung mit "Semiconductor Die" bezeichnet ist. In der Tat ist dies der einzige notwendige Teil. Sie könnten eine LED mit nur der Matrize produzieren, und es würde gut funktionieren. Obwohl es wahrscheinlich ziemlich schwierig zu bedienen und zerbrechlich wäre.

LEDs sind eine spezielle Art von Dioden, die unter Vorwärtsvorspannung eine erhebliche Menge an Licht emittieren. Es gibt keine "Lücke", über die Elektronen springen. ¹ Das "Wire Bond" im Diagramm verbindet den Anodendraht auf dem LED-Gehäuse mit dem Anodenanschluss auf dem Halbleiterchip. Es wird "Drahtbonden" genannt, weil "Drahtbonden" die Methode ist, die zum Verbinden dieser Drähte verwendet wird. Alles andere im Diagramm dient der mechanischen Stabilität oder dem Fokussieren / Defokussieren von Licht.

¹ Elektronen durchqueren die Energiebandlücke, wodurch sie Photonen emittieren. Dies ist jedoch keine physikalische Lücke, sondern alles in einem einzigen Block aus Halbleitermaterial. Die Bandlücke ist Teil des Energiebandmodells von Halbleitern.

— Matt
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Geben Sie der LED genügend Strom und der Draht könnte tatsächlich leuchten. :) (Wenn der Würfel kurz nach einer Überlastung versagt.) Aber es wäre auch eine SED (Rauch emittierende Diode) und wahrscheinlich eine FED (Flammen emittierende Diode)

— Oskar Skog

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@OskarSkog Ich habe einmal einen SED direkt an eine 9-VAC-Stromversorgung angeschlossen (was, um es noch schlimmer zu machen, ein linearer Transformator ohne die geringste Regulierung war).

— Doktor J

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Aber ist dieser Drahtbruch ein häufiger Fehlermodus? Es scheint sehr dünn, basierend auf dem Bild.

— JPhi1618

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@ JPhi1618 Ich weiß es nicht genau, aber ich bezweifle, dass ein Drahtbruch ein häufiger Fehler ist, wenn Sie die angegebenen Betriebsbedingungen einhalten. Bonddrähte haben einen Durchmesser von etwa 15 um bis zu einigen hundert um. Aber sie werden heutzutage in praktisch jeder integrierten Schaltung auf dem Markt verwendet. Wenn ein Bonddrahtfehler ein häufiges Problem wäre, hätten alle ICs das Problem.

— Matt

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@ DaveM Ich gehe davon aus, dass sie eine Art Paket oder Objektiv haben. Der bloße Halbleiter ist ziemlich zerbrechlich. Besonders die in LEDs verwendeten III-Vs

— Matt

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Hier ist eine LED im Querschnitt, um ein gutes Bild des Geschehens zu zeigen (entnommen aus diesem schönen Artikel zur LED-Fehleranalyse ).

Hier sieht man das Halbleiterbauelement im Kegelschacht der Kathode sitzen. Dieser Brunnen soll genau wie der Reflektor in einer normalen Taschenlampe funktionieren. Die Lichtemission von der Vorrichtung kommt von der Kante des Chips an der Verbindungsstelle zwischen dem p-Typ- und dem n-Typ-Halbleiter, und der Reflektor lenkt das Licht ab, um die Oberseite der LED-Vorrichtung zu verlassen.

— J ...
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Fantastische Zusatzinfo. Diese Ansicht / Grafik ist wirklich lehrreich.

— Raddevus

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Hier ist ein Beispiel für ein anderes LED-Paket.
Der aktive Teil der LED ist der Chip, dessen eine Seite die Leitung ist, und der Bonddraht wird an den anderen Anschluss angeschlossen.

— DaveM
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LEDs erzeugen durch Elektrolumineszenz Licht (Photonen). Lichtquellen, die Licht aus einem Glühdraht erzeugen, werden als Glühlampen bezeichnet.

LEDs werden mit einem Dioden-PN-Übergang hergestellt, bei dem das p-Typ- und das n-Typ-Material durch ein Bandlückenmaterial getrennt sind. Wenn eine Diode in Durchlassrichtung vorgespannt ist, diffundieren donatorfreie Elektronen auf der n-Typ-Seite zur p-Typ-Seite, wo sie auf viele p-Typ-Löcher treffen, mit denen sie rekombinieren. Diese Rekombination kann entweder nicht strahlend (Dioden) oder strahlend (LEDs) sein.

Wenn eine Diode in Durchlassrichtung vorgespannt ist, diffundieren donatorfreie Elektronen auf der n-Typ-Seite zur p-Typ-Seite, wo sie auf viele p-Typ-Löcher treffen, mit denen sie rekombinieren. Diese Rekombination kann entweder wärmeerzeugend, nicht strahlend (Dioden) oder strahlend, lichterzeugend (LEDs) sein.

Bei einem Strahlungsrekombinationsereignis wird ein Photon mit einer Energie emittiert, die der Bandlückenenergie des Halbleiters entspricht.