Šviestukai: nuo metalinių kačių ūsų iki švaraus vandens

(Puslapis 1 iš 3)


Wikipedia nuotr.

Jogundas Armaitis / technologijos.lt

2011-01-30 12:59

Šviesos diodai (dar vadinami kietojo kūno šviesos šaltiniais, šviestukais ir LED) – vienas spalvingiausių technologijos progreso indikatorių. Dar neseniai buvę retenybe, pastaraisiais dešimtmečiais kieto kūno šviesos šaltiniai lėtai, bet užtikrintai plečia savo arealą, nuo mobiliųjų telefonų ekranų ir šviesoforų žygiuodami kaitrinių lempučių teritorijos link. Taigi, kaip šviestukai veikia ir iš kur jie atsirado?

Kietakūnio apšvietimo istorija prasidėjo dar 1907 metais, kai britas H. J. Round bandė patobulinti silicio karbido pagrindu veikiantį radijo bangų detektorių. Prietaiso konstrukcija buvo labai paprasta: puslaidininkinio kristalo gabalas tvirtai prisukamas prie vieno metalinio kontakto, o iš kitos pusės prie to paties kristalo švelniai priglaudžiama vielutė (dar vadinama „katės ūsu“, angliškai visas prietaisas – „cat's-whisker detector“). Tarp vielutės ir kontakto sudaroma įtampa (prijungiama baterija). Ten, kur prisiglaudžia vielutė, susidaro kontaktas, praleidžiantis srovę tik viena kryptimi. Šie eksperimentai ko gero mums būtų visiškai neįdomūs, jei ne keistas reiškinys – „ūso“ lietimosi vietoje kristalas sušvinta. Deja, didelio susidomėjimo ar pritaikymo artimiausiais dešimtmečiais nesurado nei H. J. Round‘o atradimas, nei panašus vienišo rusų eksperimentatoriaus J.

Iš kur atsirado žaliasis švytėjimas? Norėdami atsakyti į šį klausimą, turime išsiaiškinti kelis dalykus. Visų pirma išsiaiškinsime, kas per daiktas yra elektroninė skylė. Paprastai tariant, taip vadinamas elektrono nebuvimas ten, kur jis galėtų būti. Toks apibrėžimas nelabai aiškus ir nelabai griežtas, todėl pabandykime panagrinėti pavyzdį. Įsivaizduokime, kad turime ličio atomą. Normaliomis sąlygomis aplink branduolį „skrieja“ 3 elektronai, o visas atomas yra neutralus. Tačiau jį jonizavus, turime Li+ joną. Į jonizaciją galima žvelgti dvejopai: kaip į elektrono praradimą (toks ir yra tikrasis fizikinis mechanizmas) arba kaip į naujos dalelės (elektroninės skylės), kuri turi teigiamą krūvį, prisijungimą. Matematiškai šie du aprašymai ekvivalentūs.

Pasirodo, toks juokingas matematinis aprašymas kietojo kūno teorijoje labai praverčia. Pažvelgę į šviesos diodo vidų dabartinio mokslininko akimis, pamatytume, kad jis sudarytas iš trijų svarbių sričių: n-tipo, p-tipo ir jų sandūros. N-tipo srityje yra laisvų elektronų, mūsų atveju tai „ūsas“ – metalinė vielutė. P-tipo srityje yra skylių, mūsų atveju tai kristalas. Na, o sandūra yra ta vieta, kur vyksta šviesos generavimo magija.

 

Tačiau mes vis dar nepasiruošę suprasti, kaip ta magija vyksta: turime susipažinti su juostine kieto kūno teorija. Skamba bauginančiai, bet šios teorijos esmę vienas paprastas teiginys: iš atomų sukūrus kristalą, elektronai pasiskirsto į dvi energijos juostas – valentinę ir laidumo. Tarp šių juostų susidaro tarpas, draustinė juosta, kurioje elektronams būti draudžiama. Galų gale, tarp valentinės ir laidumo juostų yra vienas svarbus skirtumas – elektronai laisvai juda tik laidumo juostoje. Kadangi skylės yra kas tik nori, tik ne elektronai, jos elgiasi atvirkščiai: laisvai juda valentinėje juostoje, tuo tarpu laidumo juostoje tampa suparalyžuotos.

Straipsnio puslapiai:

- Jogundas Armaitis

technologijos.lt

Close

Į Lietuvą suplūs technologijų lyderiai: atsiskleidė ir lietuvių žinios

 Naujausias tyrimas parodė, kad lietuviai yra girdėję apie „blockchain“ ir kriptovaliutų technologijas, tačiau vis dar jomis nepasinaudoja. Ekspertai teigia, kad šiomis temomis trūksta diskusijų. Tad jau ketvirtus metus ...

Telefonų istorija: 7 telefonai, kurie paliko didžiausią pėdsaką

1983 m. metais pasirodė pirmas mobilusis telefonas. Šiandien, praėjus 35-iems metams po jo atsiradimo, šis įrenginys gerokai pasikeitė. Dabar jį vadiname išmaniuoju telefonu, kartais jis vargiai telpa mūsų kelnių ...

Į Lietuvos kelius grįžta „Google Street View“ automobiliai

 Šią vasarą Lietuvos keliuose vėl pasirodys „Google Street View“ automobiliai. Jų tikslas – atnaujinti šalies duomenis platformoje „Google Maps“. Šįkart bus koncentruojamasi į tarpmiestinių ...

Žingsniu arčiau Nobelio: profesorius V. Šikšnys įvertintas elitine 1 mln. dolerių vertės Kavli premija

Vilniaus universiteto (VU) profesorius Virginijus Šikšnys už CRISPR-Cas9, arba vadinamųjų „genų žirklių“, atradimą apdovanotas kas dvejus metus teikiama elitine Kavli premija, kurios vertė siekia 1 milijoną JAV ...

Atšilus orams: 3 patarimai, kaip apsaugoti telefoną

Meteorologai džiugina itin vasariško savaitgalio prognozėmis, todėl daugelis mintyse jau planuoja išvykas į gamtą. Šiluma, vandens telkiniai, smėlis – neatsiejami tokio laisvalaikio atributai, bet taip pat ir grėsmės ...

Atraskite Lietuvą: 5 išmanūs būdai padės suplanuoti tobulą kelionę

Pastaraisiais metais Lietuvą vis dažniau atranda ne vien svečiai iš užsienio, bet ir patys lietuviai. Ir tai tikrai nestebina: šalies miestai nuolat atsinaujina bei pasiūlo įdomių atrakcijų, šalia miškų bei ežerų dygsta ...

5 geriausi telefonai, kuriuos galite įsigyti tiesiog dabar

Atėjus laikui įsigyti naują išmanųjį, tenka spręsti nemažai klausimų: kurio gamintojo, kurios serijos bei modelio, dydžio ir net spalvos įrenginį rinktis, o gal, apskritai, dar palaukti geresnio? Jei laukti nesinori, „Tele2“ ...

Išmanus kelionių planavimas: 4 programėlės, padėsiančios sutaupyti

Atėjus šiltajam sezonui, daugelis mintyse vis dažniau kuria būsimų atostogų planus. Tačiau planuoti kryptis ir įspūdžius yra daug smagiau nei išlaidas, todėl technologijų lyderė „Tele2“ siūlo į pagalbą pasitelkti ...

Atlikite testą: ar žinote, koks turi būti slaptažodis?

Jei manėte, kad jūsų „Slaptazodis123“ yra saugus, turime jus nuliūdinti: taip nėra. Programišiai nuolat naudoja šimtų milijonų vartotojų prisijungimo duomenis tobulinant slaptažodžių spėjimo technikas, kuriant programinę ...

Trys fotografavimo telefonu klaidos, skiriančios mėgėją nuo profesionalo

Kiekviena įamžinta akimirka, jei ji pateikta tinkamai, gali būti išskirtinė. Deja, kartais plika akimi matomas vaizdas stipriai pranoksta tą, kurį išvystame telefono ekrane. Nuotraukos būna „išsiliejusios“, spalvų ...

 

 

Dienos klausimas

Ar planuojate įsigyti NT dar šiais metais?

 

Dienos citata

Įsivedus eurą nuo 2015 metų pradžios valstybės rinkliavos nedidės, o valstybė gali parodyti pavyzdį, kaip reikia elgtis perskaičiuojant kainas iš litų į eurus.

Finansų minsitras Rimantas Šadžius

Archyvas

Dienos skaičius

40 proc.

Tiek vidutinis kainų lygis Lietuvoje yra mažesnis nei ES vidurkis.

Archyvas