Trả lời câu hỏi - Mục Vận dụng trang 56

1. Nội dung câu hỏi: 

Dựa vào các tài liệu đa phương tiện để viết một bài luận ngắn hoặc dựng một video trình bày một số ứng dụng của các thiết bị đầu ra đã được học.

2. Phương pháp giải: 

Tìm hiểu, sưu tầm tài liệu, liên hệ thực tế. 

3. Lời giải chi tiết: 

Diode phát quang là gì?

Diode phát quang (Hay còn được gọi là Điốt phát quang, LED hay Điốt phát sáng) là loại diode có khả năng phát ra ánh sáng hay tia hồng ngoại, tử ngoại. Nó là một nguồn phát sáng khi có dòng điện tác động lên nó.

Cấu tạo của diode phát quang

Giống như các loại diode thông thường, diode phát quang có cấu tạo bao gồm một lớp bán dẫn loại P (Anot) và một lớp bán dẫn loại N (Canot) ghép lại với nhau.

Trong đó, khối bán dẫn loại P chứa lỗ trống mang điện tích dương nên có xu hướng khuếch tán sang khối bán dẫn loại N. Ngược lại, khối bán dẫn loại N chứa electron mang điện tích âm nên có xu hướng khuếch tán sang khối bán dẫn loại P. Kết quả của quá trình này là khối P mang điện tích âm và khối N mang điện tích dương.

Tại bề mặt tiếp giáp giữa hai khối bán dẫn, các electron và lỗ trống có xu hướng tiến lại gần nhau và kết hợp để tạo thành nguyên tử trung hòa. Quá trình này sẽ làm giải phóng năng lượng dưới dạng photon phát sáng.

Khi đó, bước sóng của ánh sáng phát ra sẽ được quyết định bởi cấu trúc của các phân tử làm chất bán dẫn. Trong trường hợp bước sóng nằm trong vùng hồng ngoại đến vùng tử ngoại thì ta có thể nhận biết được màu sắc của ánh sáng đó.

Nguyên lý hoạt động của diode phát quang

Hoạt động của diode phát quang dựa trên công nghệ bán dẫn. Cụ thể, electron sẽ chuyển từ trạng thái có mức năng lượng cao xuống trạng thái có mức năng lượng thấp hơn. Trong quá trình này, chính sự chênh lệch năng lượng đã phát xạ trở thành những dạng ánh sáng khác nhau. Đặc biệt màu sắc của diode phát quang phụ thuộc vào hợp chất bán dẫn cấu thành lên diode và đặc trưng bởi bước sóng của ánh sáng được phát ra.

Ưu điểm của diode phát quang

Diode phát quang sở hữu những ưu điểm sau:

– Có hiệu suất phát sáng cao hơn loại bóng đèn sợi đốt.

– Màu sắc tùy theo ý muốn mà không cần dùng đến bộ lọc màu truyền thống.

– Kích thước rất nhỏ nên ta có thể cài đặt nó trên mạch in.

– Có khả năng điều khiển độ sáng tối một cách dễ dàng bằng cách tăng giảm dòng điện tác động hoặc điều chế độ rộng xung.

– Thời gian bật/tắt nhanh.

– Độ bền cao, rất khó bị phá hủy do va đập…

– Không gây độc hại và thân thiện với môi trường.

Ứng dụng của diode phát quang

Ngày nay, diode phát quang được sử dụng trong hai lĩnh vực chính:

– Chiếu sáng dân dụng: Được sử dụng để trang trí nội thất (Hiện đại và cổ điển), ngoại thất (Sân vườn, tiểu cảnh…).

– Chiếu sáng công nghiệp: Vì chi phí cao nên chỉ có những doanh nghiệp có đủ năng lực về tài chính mới lựa chọn giải pháp chiếu sáng bằng công nghệ LED cho các nhà xưởng sản xuất của doanh nghiệp mình.