Autonom robotväckarklocka med trådlös basstation - KTH
Autonom robotväckarklocka med trådlös basstation - KTH
Autonom robotväckarklocka med trådlös basstation - KTH
You also want an ePaper? Increase the reach of your titles
YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.
2.1.1 Lysdiodteknologi<br />
En lysdiod (se Figur 2) är en halvledardiod. Den består av halvledare som i ena ändan är P-dopad och<br />
i den andra änden N-dopad. Att de har blivit dopade innebär att vissa störämnen har tillförts för att<br />
öka halvledarens ledningsförmåga. Genom att tillföra ett störämne <strong>med</strong> färre valenselektroner än<br />
ämnet den är gjord av bildas det positivt laddade hål, och halvledaren blir P-dopad. Den kallas även<br />
för en anod. Tillför du ett störämne <strong>med</strong> fler valenselektroner blir det negativt laddade elektroner i<br />
excess, och du får en N-dopad halvledare, även kallad en katod.<br />
Hålen och elektronerna kallas för elektriska laddningsbärare. Då det flyter en ström genom lysdioden<br />
strömmar elektroner mot P-området och hål mot N-området (hålen blir fyllda av elektroner och<br />
”flyttar”) för att försöka skapa jämvikt. Men det elektriska fältet mellan dem bromsar<br />
genomströmningen och gör så att laddningsbärarna stannar en bit in på andra sidan. Denna process,<br />
då elektronerna strömmar över mittgränsen och binds till hål, kallas rekombination.<br />
Vid spärrskiktet, det område där de två halvledartyperna möts, bildas en laddningsbarriär som kallas<br />
en PN-övergång. Denna PN-övergång är det som gör att elektriska kretsarna bara leder ström i en<br />
riktning men inte i den motsatta. Då du ansluter en spänningskälla <strong>med</strong> pluspolen till P-ända och<br />
minuspolen till N-änden så kan spänningen pressa ner laddningsbarriären så att en ström kan flyta<br />
igenom. Dioder har ett framspänningsfall, som är det spänningsfall som uppträder i ledriktningen då<br />
en spänning tillsätts. Alltså behövs minst en spänning lika stor som framspänningsfallet för att en<br />
diod ska kunna leda ström. Framspänningsfallet beror på materialet som dioden är uppbyggd av.<br />
Därför kallas denna riktning, från anod till katod, för ledriktningen. Om du däremot ansluter<br />
minuspolen till kristallens P-ände och pluspolen till N-änden förstärks laddningsbarriären och ström<br />
kan inte passera genom. Denna motsatta riktning från katod till anod kallas spärriktningen, eftersom<br />
den har en hög resistans för ström.<br />
I processen som kallades rekombination vid PN-övergången, då de fria elektronerna kunde falla<br />
tillbaka i hål då en ström flöt igenom lysdioden, kan energi i form av fotoner frigöras. Detta på grund<br />
av att när elektronen byter tillstånd till en lägre energinivå, och alltså tappar potentiell energi, så<br />
genereras en foton <strong>med</strong> en lika stor energimängd som elektronen förlorade. Under detta tillstånd<br />
kan då dioden lysa.<br />
Fotoner är ljuskvanta, och ljus har såväl våg- som partikelegenskaper. Olika frekvenser på ljusets<br />
våglängd ger olika synliga färger. Vilken frekvens som dioden avger, och där<strong>med</strong> vilken färg det blir<br />
på ljuset, beror på vilken förening som används i dioden. Olika halvledare har olika stort bandgap,<br />
alltså olika stor minsta energi som krävs för att föra en elektron från det högsta tillståndet till det<br />
lägsta, då den sen kan avge en foton. Så beroende på det ämne som dioden är gjord av avges olika<br />
frekvenser på ljuset, och där<strong>med</strong> olika färger. Ett visst ljus blir därför väldigt karakteristiskt för det<br />
ämnet som används.<br />
Några exempel på ljus som konventionella lysdioder (gjorda av oorganiska mineral) ger är AlGaAs<br />
som ger rött och infrarött ljus, GaAsP som ger rött, orange och gult ljus, GaN som ger grönt ljus, ZnSe<br />
och InGaN som ger blått ljus, och diamant som ger ultraviolett ljus. Kisel släpper ut en foton i form av<br />
långvågig värmestrålning, och släpper därför inte ut något synlig ljus.<br />
2