Aceasta este o soluție non-standard în structurile optoelectronice care deschide calea către emițători de lumină mai economici și poate servi și ca instrument de cercetare pentru a înțelege mai bine fizica funcționării dispozitivului.

LED-urile standard – utilizate de exemplu în iluminatul casei – necesită curent continuu (DC) într-o direcție specifică pentru a funcționa. Dacă dorim să-l alimentam de la o priză de curent alternativ (AC), avem nevoie de un convertor AC/DC (redresor sau convertor, numit adesea sursă de alimentare). Într-un interviu acordat portalului Nauka w Polsce, primul autor al soluției, Mikołaj Żak, adaugă că convertoarele AC/DC nu sunt soluția ideală. „Munca lor implică de obicei o pierdere de energie – să zicem 10-20 la sută.” – El spune. În plus, acest adaptor ocupă destul de mult spațiu.

În plus, dacă nu există transformator, putem spune că irosim jumătate din electricitate. Acest lucru se datorează faptului că priza conține curent alternativ, adică își schimbă periodic direcția curgerii. Frecvența curentului în rețea este de 50 Hz, ceea ce înseamnă că un LED se aprinde și se stinge de 50 de ori pe secundă, adică nu se aprinde jumătate din timp. De aici și ideea de a crea o diodă care se adaptează la condițiile de lucru cu curent alternativ și strălucește indiferent de partea din care curge curentul, adică dacă tensiunea din rețea este negativă sau pozitivă.

Asimetria valvei

Problema constă în construcția unui LED standard, care constă dintr-un semiconductor de tip n (negativ), o regiune activă și un semiconductor de tip p (pozitiv). Când dioda este polarizată în așa-numita direcție înainte, regiunea activă este alimentată cu electroni din banda de conducție acumulată în semiconductorul de tip n. Pe de altă parte, găurile sunt furnizate din banda de valență în semiconductori de tip p. Ambele tipuri de transportatori sunt esențiale pentru lumină și suferă procese de recombinare în zona activă. Deoarece transferul de găuri poate fi văzut ca transfer de electroni numai în direcția opusă, asimetria în structura LED-ului este vizibilă. Dioda se aprinde numai atunci când electronii trec prin dispozitiv din regiunea de tip n prin regiunea activă în regiunea de tip p și, la rândul său, atunci când tensiunea este aplicată în direcția opusă – în așa-numita direcție opusă – dioda nu poate lumina.

O echipă de oameni de știință polonezi din Institutul de înaltă presiune al Academiei Poloneze de Științe La Varșovia tocmai a prezentat dovada că este posibilă dezvoltarea unei diode cu nitrură de galiu cu o structură identică. În soluția lor, regiunea activă este înconjurată de straturi care pot furniza atât electroni, cât și găuri pe ambele părți. Acestea sunt joncțiuni tunel în care, datorită așa-numitului efect de tunel, electronii pot fi transferați din banda de valență a semiconductorului de tip p printr-o barieră îngustă de tensiune către banda de conducere a semiconductorului de tip n. Cercetătorii au folosit retușarea fasciculului molecular pentru a arăta structurile semiconductoare ale LED-urilor bidirecționale.

cautarea ta Au postat În prestigioasa jurnală Nature Communications, articolul lor a fost recunoscut și de echipa editorială a revistei.

Diodele bidirecționale cu nitrură de galiu, la care lucrează polii, pot emite lumină de la violet la verde. „Aceste diode vor fi capabile să furnizeze lumina albă necesară pentru iluminare”, spune Mikowaj Schack. Ideea trebuie încă îmbunătățită înainte de a putea fi pusă pe piață. Pentru această cercetare, doctorandul Mikołaj Šak tocmai a primit o bursă de la Centrul Național de Știință (NCN). În prezent, dispozitivul prototip strălucește mai puternic când curentul curge într-o direcție și nu la fel de intens când curge în cealaltă. Echipa poloneză are deja o idee despre cum să elimine acest decalaj. De asemenea, se vor asigura că diodele sunt capabile să funcționeze la tensiuni înalte pentru a se apropia de tensiunea rețelei.

Oamenii de știință de la Institutul de Înaltă Presiune al Academiei Poloneze de Științe speră că, datorită muncii lor, va fi posibil, în primul rând, să construim mai multe diode eficiente din punct de vedere energetic, dar nu mai puțin important este faptul că această invenție ne va permite să înțelegem mai bine diode. Funcționează diode LED standard. Mikowaj Schack subliniază că soluția pe care au dezvoltat-o ​​va fi un fel de platformă de cercetare care va ajuta la înțelegerea mai bună a mecanismelor de transfer și recombinare a electronilor și a găurilor pentru a crește eficiența emițătorilor de lumină semiconductori de diferite modele.

„Am asamblat blocuri cunoscute anterior într-un mod complet nou. Am arătat că LED-urile pot fi construite diferit decât înainte, față de ceea ce este predat în manuale. În proiectul nostru, am folosit conectori de tunel într-un mod neconvențional. Acest lucru deschide calea către construirea de noi dispozitive alimentate, indiferent de direcția fluxului de curent”, rezumă Mikowaj Schack.

Știința în Polonia, Ludwik Tomal

l/ajt/