यूवीसी एलईडी कैसे काम करती है

यूवीसी एलईडी कैसे काम करती है

यूवीसी एलईडी वास्तव में कैसे काम करती है, यह कीटाणुशोधन उद्देश्यों के लिए यूवीसी एलईडी को देखने वाले व्यवसायों की एक लोकप्रिय क्वेरी है। इस लेख में, हम इस तकनीक की कार्यप्रणाली का वर्णन करते हैं।

सामान्य तौर पर एलईडी के सिद्धांत

जब एक अर्धचालक उपकरण, प्रकाश उत्सर्जक डायोड (एलईडी) के माध्यम से करंट प्रवाहित किया जाता है, तो यह प्रकाश उत्सर्जित करता है। जबकि अत्यंत शुद्ध, दोष-मुक्त अर्धचालक (जिन्हें आंतरिक अर्धचालक के रूप में भी जाना जाता है) आम तौर पर बहुत ही अकुशल रूप से बिजली का संचालन करते हैं, इसकी चालकता को सकारात्मक रूप से चार्ज किए गए छेद (एन-प्रकार अर्धचालक) या नकारात्मक रूप से चार्ज किए गए इलेक्ट्रॉनों (पी-) में बदलने के लिए अर्धचालक में डोपेंट जोड़ा जा सकता है। सेमीकंडक्टर टाइप करें)।

एक पीएन जंक्शन, जहां एक पी-प्रकार अर्धचालक को एन-प्रकार अर्धचालक के शीर्ष पर रखा जाता है, एक एलईडी बनाता है। जब आगे का पूर्वाग्रह (या वोल्टेज) दिया जाता है, तो पी-प्रकार की सामग्री में छिद्रों को एन-प्रकार की सामग्री की ओर विपरीत दिशा में धकेल दिया जाता है (क्योंकि वे सकारात्मक रूप से चार्ज होते हैं)।

इसी प्रकार, n-प्रकार क्षेत्र में इलेक्ट्रॉनों को p-प्रकार क्षेत्र की ओर धकेला जाता है। इलेक्ट्रॉन और छेद पी-प्रकार और एन-प्रकार की सामग्रियों के बीच जंक्शन पर संयोजित होंगे, और प्रत्येक पुनर्संयोजन घटना के परिणामस्वरूप ऊर्जा की एक मात्रा का उत्पादन होगा जो अर्धचालक की एक अंतर्निहित विशेषता है जहां पुनर्संयोजन होता है।

अर्धचालक के वैलेंस बैंड में छेद उत्पन्न होते हैं, जबकि चालन बैंड में इलेक्ट्रॉन उत्पन्न होते हैं। बैंडगैप ऊर्जा, जो चालन बैंड और वैलेंस बैंड के बीच ऊर्जा अंतर को संदर्भित करती है, अर्धचालक के बंधन गुणों द्वारा नियंत्रित होती है।

डिवाइस के सक्रिय क्षेत्र में उपयोग की जाने वाली सामग्री के बैंडगैप द्वारा निर्धारित ऊर्जा और तरंग दैर्ध्य (दोनों प्लैंक के समीकरण द्वारा एक दूसरे से जुड़े हुए हैं) के साथ प्रकाश का एक फोटॉन विकिरण पुनर्संयोजन के माध्यम से उत्पन्न होता है।

गैर-विकिरणीय पुनर्संयोजन एक और संभावना है, जब इलेक्ट्रॉन और छिद्र पुनर्संयोजन द्वारा उत्पन्न ऊर्जा के परिणामस्वरूप प्रकाश फोटॉन के बजाय गर्मी उत्पन्न होती है। प्रत्यक्ष बैंडगैप अर्धचालकों में, इन गैर-विकिरण संबंधी पुनर्संयोजन प्रक्रियाओं में दोषों द्वारा लाई गई मध्य-अंतराल इलेक्ट्रॉनिक अवस्थाएं शामिल होती हैं।

हमारा लक्ष्य गैर-विकिरण पुनर्संयोजन के सापेक्ष विकिरण पुनर्संयोजन के अनुपात में सुधार करना है क्योंकि हम चाहते हैं कि हमारे एलईडी गर्मी के बजाय प्रकाश उत्सर्जित करें। ऐसा करने के लिए, एक विधि इलेक्ट्रॉनों और छिद्रों की सांद्रता को बढ़ावा देने के प्रयास में डायोड के सक्रिय क्षेत्र में वाहक-सीमित परतों और क्वांटम कुओं को जोड़ना है, जो सही परिस्थितियों में, पुनर्संयोजन से गुजर रहे हैं।

डिवाइस के सक्रिय क्षेत्र में दोष एकाग्रता में कमी, जो गैर-विकिरणीय पुनर्संयोजन की ओर ले जाती है, एक और महत्वपूर्ण कारक है। चूँकि अव्यवस्थाएँ गैर-विकिरणीय पुनर्संयोजन केंद्रों का मुख्य स्रोत हैं, वे ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक्स में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। अव्यवस्थाएं विभिन्न कारकों के परिणामस्वरूप हो सकती हैं, लेकिन कम घनत्व प्राप्त करने के लिए, एलईडी के सक्रिय क्षेत्र को बनाने वाली एन- और पी-प्रकार की परतें हमेशा एक जाली-मिलान वाले सब्सट्रेट पर उगाई जानी चाहिए। यदि नहीं, तो क्रिस्टल-जाली संरचना में भिन्नता के कारण अव्यवस्थाएं जोड़ दी जाएंगी।

इसलिए, एलईडी प्रदर्शन को अधिकतम करने में गैर-विकिरणीय पुनर्संयोजन दर की तुलना में विकिरण पुनर्संयोजन दर को बढ़ावा देते हुए अव्यवस्था घनत्व को कम करना शामिल है।

एल ई डी यूवीसी

पराबैंगनी (यूवी) एलईडी के अनुप्रयोगों में पानी का उपचार, ऑप्टिकल डेटा भंडारण, संचार, जैविक एजेंटों का पता लगाना और पॉलिमर का इलाज शामिल है। 100 एनएम से 280 एनएम के बीच तरंग दैर्ध्य को यूवी स्पेक्ट्रम के यूवीसी भाग के रूप में जाना जाता है।

कीटाणुशोधन के लिए आदर्श तरंग दैर्ध्य 260 और 270 एनएम के बीच है, लंबी तरंग दैर्ध्य तेजी से कम रोगाणुनाशक दक्षता पैदा करती है। पारंपरिक पारा लैंप की तुलना में, यूवीसी एलईडी कई फायदे प्रदान करते हैं, जिनमें खतरनाक सामग्रियों की अनुपस्थिति, चक्र प्रतिबंध के बिना तत्काल चालू/बंद स्विचिंग, केंद्रित गर्मी निष्कर्षण के साथ कम गर्मी की खपत और स्थायित्व में वृद्धि शामिल है।

यूवीसी एलईडी के मामले में, लघु तरंग दैर्ध्य उत्सर्जन (कीटाणुशोधन के लिए 260 एनएम से 270 एनएम) उत्पन्न करने के लिए एक बड़ा एल्यूमीनियम मोल प्रतिशत आवश्यक है, जो सामग्री के विकास और डोपिंग को चुनौतीपूर्ण बनाता है। ऐतिहासिक रूप से, नीलम III-नाइट्राइड्स के लिए सबसे व्यापक रूप से उपयोग किया जाने वाला सब्सट्रेट था क्योंकि थोक जाली-मिलान सब्सट्रेट आसानी से सुलभ नहीं थे। नीलमणि और यूवीसी एलईडी की उच्च-अल-सामग्री AlGaN संरचना के बीच एक पर्याप्त जाली बेमेल अधिक गैर-विकिरण संबंधी पुनर्संयोजन (दोष) का कारण बनता है।

दोनों प्रौद्योगिकियों के बीच अंतर यूवीबी रेंज और लंबी तरंग दैर्ध्य में कम स्पष्ट प्रतीत होता है, जहां एएलएन के साथ जाली-बेमेल बड़ा है क्योंकि गा की उच्च सांद्रता की आवश्यकता होती है। यह प्रभाव उच्च Al सांद्रता पर खराब होता प्रतीत होता है, इसलिए नीलम-आधारित UVC LED, AlN-आधारित UVC LED की तुलना में 280 एनएम से कम तरंग दैर्ध्य पर तेजी से बिजली गिराते हैं।

देशी AlN सबस्ट्रेट्स पर स्यूडोमॉर्फिक वृद्धि 265 एनएम पर चरम शक्ति के साथ परमाणु रूप से सपाट, कम दोष वाली परतें पैदा करती है, जो अधिकतम रोगाणुनाशक अवशोषण से मेल खाती है और वर्णक्रमीय-निर्भर अवशोषण शक्ति द्वारा लाई गई अनिश्चितता के प्रभाव को भी कम करती है। यह दोष उत्पन्न किए बिना AlN पर फिट होने के लिए आंतरिक AlGaN के बड़े जाली पैरामीटर को संपीड़ित करके पूरा किया जाता है।

BENWEI द्वारा उच्च गुणवत्ता वाले बल्क लैटिस-मैच AlN सबस्ट्रेट्स बनाए गए हैं, जो कम आंतरिक अवशोषण और अधिक आंतरिक दक्षता की अनुमति देते हैं। ये सबस्ट्रेट्स रोगाणुनाशक क्षेत्र में तरंग दैर्ध्य के साथ उच्च-गुणवत्ता, अधिक शक्तिशाली एलईडी प्रदान करते हैं, जिनका उपयोग क्लारान यूवीसी एलईडी और सामान के उत्पादन में किया जाता है।