Wie genau funktioniert die Umkehrung des Photoeffekts bei LEDs?
Hallo erstmal, Muss bis Donnerstag ein halbstündiges über eine Buchseite die die Umkehrung des Photoeffekts in einer LED behandelt? Da hätte ich mal ein paar Fragen dazu: 1. Heißt innerer bzw. inversiver Photoeffekt das gleiche?
2. Wenn ich eine Diode hab die an einer Spannungsquelle angeschlossen ist und die spannung nun verändere, dann passiert doch erst gar nichts, dann ab der grenzspannung leuchtet die diode in einer bestimmten Farbe, wenn ich aber die spannung noch weiter erhöhe müsste doch eine andere farbe erscheinen oder? Wegen fh=eU
3. Falls das bisher alles richtig war, was kann man noch in den Vortrag bringen als Übungsaufgaben?
Danke im voraus
5 Antworten
Zu 2: eine LED wird nicht spannungs-, sondern stromgesteuert. Die Farbe einer LED ist nur vom Substrat (von der Zusammensetzung des Halbleiters) abhängig und nicht von der Stromstärke oder Spannung.
Ok danke erstmal. Dann hab ich das glaub verstanden. Gibt es vllt noch iwas wichtiges erwähnenswertes zu dem Thema?
Ich komme gleich zu Punkt 2:
Die Flussspannung eines Halbleiters ist vom Material abhängig, und eine über den Strom nahezu konstanter Wert.
Wenn du also eine Spannungsquelle an deine LED anschließt, bist du zunächst unter der Flussspannung, und es passiert nichts - das ist bei normalen Halbleitern auch so, eine Silizium-Diode leitet auch erst am 0,6V.
Sobald du die Flusspannung erreicht hast, beginnt die LED Strom durchzulassen, und leuchtet in der materialabhängigen Farbe. Erhöst du die Spannung dann weiter, stegt nur der fließende Strom, bis der Stromfluss so groß wird, das die LED durchbrennt, An der Farbe der LED ändert sich nichts, weil sich am Spannungsabfall an der Sperrschicht auch nichts wesentliches ändert. Du musst also den durch die LED fließenden Strom begrenzen, und du wirst dann beim zulässigen Strom immer die materialbedingte Flussspannung an der Diode messen.
Vielleicht hilft dir das:
https://prezi.com/sgq2w1stwkkx/die-umkehrung-des-photoeffekts-in-leuchtdioden-leds/
und sehr ausführlich hier:
http://grundpraktikum.physik.uni-saarland.de/Probestudium/Innerer_Photoeffekt.pdf
im übrigen zeigen LEDs auch den regulären Photoeffekt, das heißt, sie lassen sich auch als Photodiode missbrauchen, auch wenn deren Wirkungsgrad recht übel ist. Hier ein kleines Projekt damit:
https://www.elektronik-kompendium.de/news/led-als-fotodiode-einfacher-daemmerungslichtsensor/
Solarpanel - Produktion
Haha danke für den link. Hab ich schon seit Jahren nicht mehr geschaut
Die Farbe einer LED hängt von Bandabstand ab - durch Dotierung veränderbar. Das Material ist für Blau und Grün jeweils GaN (Gallium Nitrit), für Gelb und Rot AlInGaP (Alu/Indium/Gallium/Phosphor), dieses bestimmt die typische Fluss-Spannung und die Durchbruchspannung. Weiß wird mittels blauer Chips und einem darauf aufgetragenen Leuchtstoff erzielt, der dann in der Mischung mit blau weiß ergibt.
D.h. In der Formel oben wäre dann U die durchbruchspannung? Und was ist der Unterschied zwischen fluss und durchbruchspannung?
Unterhalb der Durchbruchspannung fliesen nur 2-4 mykro Ampere (Leckstrom),- es leuchtet nichts. Wird die Durchbruchspg überschritten beginnt die LED schwach zu leuchten. Die Fluss-Spannung ist die Spannung die sich bei dem normalen Betrieb einstellt, z.B. bei 20mA hat eine blaue LED ca. 3,1 V Betriebsspg. bei einer anderen Bauform kann das bei 1A sein (großer Chip mit 1x1mm), diese Spannung ist aber mit gewissen Toleranzen von LED zu LED zu betrachten, also 3,0 ...3,6V etwa. Genaues muss man den Datenblättern der LED entnehmen.
Hat jemand noch ideen wie ich den vortrag nich ausfüllen kann? Funktionsweise und aufbau dauert eig nicht sehr lange
Ok vielen dank. Dann hab ich 2 jetzt vollständig verstanden glaub ich. Die links sind auch sehr hilfreich. Danke