Seuraa 
Viestejä124

Osaako joku kertoa tärkeimmät tedot?

Sivut

Kommentit (48)

Ronron
Seuraa 
Viestejä9265

Se on silleen että siihen tulee positiivista ja negatiivista sähköä ja ne ohjataan yhteen, jolloin syntyy valoa. Samaan tapaan kuin hehkulampussakin. Diodi vain on pienempi ja ihan erilainen.

くそっ!

Nature
Seuraa 
Viestejä10154

Eiköhän tuossa ole kaikki oleellinen

http://fi.wikipedia.org/wiki/LED

eli myötäsuuntaisesti tietynsuuruiseen tasajännitteeseen kytkettynä LED emittoi valoa. LEDin kanssa sarjaan kytkettävä etuvastus tulee mitoittaa siten että LEDin yli vaikuttaa riittävä, mutta ei liian suuri jännite eikä myöskään LEDin virrankesto ylity.

Sisältö jatkuu mainoksen alla
Sisältö jatkuu mainoksen alla
Kontra
Seuraa 
Viestejä981
malierk

Osaako joku kertoa tärkeimmät tedot?

Netissä ja kirjallisuudessa kyllä löytyy tietoa asiasta.

http://www02.oph.fi/etalukio/fysiikka/fysiikka8/valosahkoinen.html

Jos noin lyhyesti yrittäisin kuvata ilmiötä, miten sen itse ymmärrän.

Kun atomin energiatila muuttuu, se joko säteilee sähkömagneettista säteilyä eli fotonin, tai se absorboi sen. Silloinkin, kun kuumennetaan lampun hehkulankaa, atomien energitilat muuttuvat ja se säteilee fotoneja.

Kun myötäsuuntaan esijännitetyssä puolijohdeliitoksessa elektroni ja aukko yhtyvät, atomin energiatila muuttuu, ja se säteilee. Nyt riippuu puolijohdemateriaalista minkätaajuista säteilyä syntyy.

Näiköhän se menee? Se on ainakin oma kästykseni.

Nature
Seuraa 
Viestejä10154

Tuolla asia on melko seikkaperäisesti tuon periaatteen osalta käyty läpi.

http://www.tiede.fi/keskustelu/56252/ketju/ledin_toimintaperiaate

Mitä ns. aukkoihin ja elektroneihin eri vyöhykkeissä tulee, niin eikö aukot tarkoita käytännössä elektronien vajausta ja tyhjä alue elektronineutraalia aluetta. Eli siis p-aineissa on osin elektronivajaa ja n-aine vastaavasti elektronirikas. Kun nämä p- ja n-aineet yhdistetään neutraalit  vastakkain niin muodostuu diodi, elektronineutraalialue muodostuu näiden väliin kun n-aineen elektronirikkaan puolen elektronit pyrkivät p-puolelle, samalla myös se alue jolta elektronit siirtyivät jää neutraaliksi.

Elektroninrikkaalle alueelle on vaikea elektroneita lisää pakottaa, kun taas elektroneista vajaa alue ottaa niitä mielellään vastaan. Elektronineutraalialue (molempiin aineisiin muodostunut neutraali vyöhyke) toimii tässä välissä vain kynnysjännitteen roolissa, eli tarvitaan riittävä jännite, jotta diodi saadaan päätösuunnassa johtamaan tämän neutraalin alueen kautta.

Diodi tuottaa valoa, Kun nämä elektronien siirtymät neutraalialueessa tapahtuvat sopivilla elektronien tilamuutoksilla (atomien energiatilojen puitteissa). Valoa tuottavilla diodeilla kynnysjännite on korkeampi, joka viittaa siihen että tilanmuutos tapahtuu suuremman kynnysjännitteen yli (valenssivyöltä toiselle) jolloin vapautuva säteily on tajuudeltaan tai allonpituudeltaan valoa tuottavaa.

Edit: Korjattu asiavirheitä.

Neutroni
Seuraa 
Viestejä33729
Kontra

Kun atomin energiatila muuttuu, se joko säteilee sähkömagneettista säteilyä eli fotonin, tai se absorboi sen. Silloinkin, kun kuumennetaan lampun hehkulankaa, atomien energitilat muuttuvat ja se säteilee fotoneja.

On syytä huomata, että kiinteän aineen tapauksessa elektronien energiatilat eivät ole atomin tiloja vaan kiinteän aineen tiloja. Atomien tilat tulevat esiin silloin, kun atomit eivät ole sitoutuneet toisiin atomeihin.

 

Nature
Seuraa 
Viestejä10154
Neutroni
Kontra

Kun atomin energiatila muuttuu, se joko säteilee sähkömagneettista säteilyä eli fotonin, tai se absorboi sen. Silloinkin, kun kuumennetaan lampun hehkulankaa, atomien energitilat muuttuvat ja se säteilee fotoneja.

On syytä huomata, että kiinteän aineen tapauksessa elektronien energiatilat eivät ole atomin tiloja vaan kiinteän aineen tiloja. Atomien tilat tulevat esiin silloin, kun atomit eivät ole sitoutuneet toisiin atomeihin.

 

Luin jostain että diodin eri puoliskot olisivat alunperin sähköisesti neutraaleja. Ihmetyttää vain miten ne tässä tapauksessa voisivat reagoida toistensa kanssa siten että tyhjennysalue näiden eri aineiden välille syntyy. Sähköisesti neutraali takoittaa tässä tapauksessa ilmeisesti jotain muuta, kuin mitä elektronien ylimäärästä tai vajauksesta aiheutuu.

Kontra
Seuraa 
Viestejä981
Neutroni
Kontra

Kun atomin energiatila muuttuu, se joko säteilee sähkömagneettista säteilyä eli fotonin, tai se absorboi sen. Silloinkin, kun kuumennetaan lampun hehkulankaa, atomien energitilat muuttuvat ja se säteilee fotoneja.

On syytä huomata, että kiinteän aineen tapauksessa elektronien energiatilat eivät ole atomin tiloja vaan kiinteän aineen tiloja. Atomien tilat tulevat esiin silloin, kun atomit eivät ole sitoutuneet toisiin atomeihin.

 

Jos ajatellaan LED:in seostettuja puolijohteita, jossa atomit ovat sitoutuneena toisiin atomeihin, niin kyllä siinä elektronin ja aukon rekombinoituessa käsittääkseni ko atomin viritystila muuttuu, jolloin atomi emittoi fotonin.

Miten sitten on johtavan kuuman metallin kohdalla? Tässä taas Opettajan asiaa valaiseva kommentti olisi paikallaan.

 

Neutroni
Seuraa 
Viestejä33729
Kontra

Jos ajatellaan LED:in seostettuja puolijohteita, jossa atomit ovat sitoutuneena toisiin atomeihin, niin kyllä siinä elektronin ja aukon rekombinoituessa käsittääkseni ko atomin viritystila muuttuu, jolloin atomi emittoi fotonin.

Puolijohteissa sähkönkuljetusprosesseihin osallistuvat elektronit ja aukot eivät ole sitoutuneet johonkin tiettyyn atomiin, vaan ne tilat ovat delokalisoituneet laajemmalle alueelle, joka kattaa suuren joukon atomeja (ideaalisessa kiteessä koko kiteen alueelle). Siksi ei ole mielekästä sanoa, että johtavuusvyön elektronin täyttäessä valenssivyön aukon sen enempää elektroni kuin aukkokaan kuuluisivat johonkin atomiin.

Miten sitten on johtavan kuuman metallin kohdalla? Tässä taas Opettajan asiaa valaiseva kommentti olisi paikallaan.

Lämpöenergia virittää atomeja korkeammille tiloille, joilta ne voivat rekombinoitua takaisin. Normaalilämpötiloissa noiden viritysten energia on pieni ja näkyvän fotonin muodostuminen on erittäin epätodennäköistä, mutta lämpötilan kasvaessa todennäköisyydet emittoida väkyviä fotoneja kasvavat.

Kontra
Seuraa 
Viestejä981
Neutroni
Kontra

[quote]Miten sitten on johtavan kuuman metallin kohdalla? Tässä taas Opettajan asiaa valaiseva kommentti olisi paikallaan.

Lämpöenergia virittää atomeja korkeammille tiloille, joilta ne voivat rekombinoitua takaisin. Normaalilämpötiloissa noiden viritysten energia on pieni ja näkyvän fotonin muodostuminen on erittäin epätodennäköistä, mutta lämpötilan kasvaessa todennäköisyydet emittoida väkyviä fotoneja kasvavat.

Mainitsit aikaisemmin:

"On syytä huomata, että kiinteän aineen tapauksessa elektronien energiatilat eivät ole atomin tiloja vaan kiinteän aineen tiloja. Atomien tilat tulevat esiin silloin, kun atomit eivät ole sitoutuneet toisiin atomeihin."

Mitenkäs nuo kaksi kommenttiasi pitäisi ymmärtää koskevan samaa asiaa?

Kontra
Seuraa 
Viestejä981
Neutroni

[quote author="Kontra" time="17.03.2014 klo 15:48"]

Jos ajatellaan LED:in seostettuja puolijohteita, jossa atomit ovat sitoutuneena toisiin atomeihin, niin kyllä siinä elektronin ja aukon rekombinoituessa käsittääkseni ko atomin viritystila muuttuu, jolloin atomi emittoi fotonin.

Puolijohteissa sähkönkuljetusprosesseihin osallistuvat elektronit ja aukot eivät ole sitoutuneet johonkin tiettyyn atomiin, vaan ne tilat ovat delokalisoituneet laajemmalle alueelle, joka kattaa suuren joukon atomeja (ideaalisessa kiteessä koko kiteen alueelle). Siksi ei ole mielekästä sanoa, että johtavuusvyön elektronin täyttäessä valenssivyön aukon sen enempää elektroni kuin aukkokaan kuuluisivat johonkin atomiin.

[quote]

Mitähän tuolla yritäkään todistaa?

Aina kun joku aukko sieppaa jonkun elektronin, syntyy rekobinaatio ja fotoni, ja kun siinä ei ole mitään järjen vastaista, niin on ihan mielekästä sanoa niin. Tulisikohan kenellekään mieleen yrittää seurata yhden elektronin tai aukon liikkumista? No sinulla on oma mielipiteesi, enkä yritä muuttaa sitä.

Neutroni
Seuraa 
Viestejä33729
Kontra

Mitenkäs nuo kaksi kommenttiasi pitäisi ymmärtää koskevan samaa asiaa?

Pitäisi olla:

Lämpöenergia virittää elektroneja korkeammille tiloille, joilta ne voivat rekombinoitua takaisin. Tuossakin tapauksessa ne elektronitilat ovat aineen kiderakenteeseen tai pintarakenteisiin liittyviä eivätkä yksittäisten atomien tiloja.

Mitähän tuolla yritäkään todistaa?

Aina kun joku aukko sieppaa jonkun elektronin, syntyy rekobinaatio ja fotoni, ja kun siinä ei ole mitään järjen vastaista, niin on ihan mielekästä sanoa niin.

Kritisoin sitä, kun sanoit että rekombinaatio on atomiin liittyvä tapahtuma. Voi se olla sitäkin, vaikkapa kaasupurkauksessa, mutta kiinteän puolijohteen tapauksessa elektronitilat eivät ole atomin tiloja vaan kiteen tai joskus jonkinlaisen kvanttirakenteen.

Rekombinaatio on sen transitioprosessin nimi, jossa elektroni putoaa ylemmältä tilalta alemmalle. Se siis ei voi "syntyä" sen enempää kuin vaikkapa kiven pudotessa kuoppaan syntyy putoaminen.

Tulisikohan kenellekään mieleen yrittää seurata yhden elektronin tai aukon liikkumista?

Kyllä, se on nykyään intensiivisen tutkimuksen kohde. Sillä on sovelluksia esimerkiksi kvanttilaskennassa tai superpienissä elektronisissa komponenteissa.

No sinulla on oma mielipiteesi, enkä yritä muuttaa sitä.

Ei minulla ole näistä asioista mielipiteitä eivätkä ne ole vähimmässäkään määrin mielipideasioita. Myönnän, että saivartelen tässä yhteydessä sanoista, jos se risoo, mutta jos opetetaan asioita muille, on syytä käyttää korrektia terminologiaa. Näissä asioissa syntyy helposti harhakäsityksiä, joista on kovin vaikea oppia eroon.

Kontra
Seuraa 
Viestejä981
Neutroni

[quote author="Kontra" time="17.03.2014 klo 16:35"]

Mitenkäs nuo kaksi kommenttiasi pitäisi ymmärtää koskevan samaa asiaa?

Pitäisi olla:

Lämpöenergia virittää elektroneja korkeammille tiloille, joilta ne voivat rekombinoitua takaisin. Tuossakin tapauksessa ne elektronitilat ovat aineen kiderakenteeseen tai pintarakenteisiin liittyviä eivätkä yksittäisten atomien tiloja.

[quote]

 

 

Etälukion fysiikan kurssissa aineen säteilystä:

 

http://www02.oph.fi/etalukio/fysiikka/fysiikka8/valosahkoinen.html

Siinä sanotaan mm näin:

Aineet emittoivat säteilyä vain tietynsuuruisina energia-annoksina eli kvantteina.

Sähkömagneettista aaltoliikettä on

- gammasäteily, joka on peräisin atomin ytimestä

- ifrapunasäteily, näkyvä valo, ultravioletti- ja röntgensäteily, jotka aiheutuvat molekyyleissä ja atomeissa tapahtuvista energianmuutoksista

- johtimissa kulkeva vaihtosähkö ja sähköisissä värähtelypiireissä syntyvät radio- ja mikroaallot.

 

.......

.......

Atomin energiatilat

 

Atomi voi emittoida tai absorboida energiaa vain kokonaisina kvantteina. Atomin kokonaisenergia on kvantittunut siten, että sen eri energiatilojen erotukset ovat yhtä suuret kuin emissiossa tai absorptiossa tapahtuvat atomin energian muutokset eli hf = En – Em.

........

........

Atomin absorboidessa kvantin se virittyy, ja vastaavasti viritystilan purkautuessa atomi emittoi kvantin. Viritystila voi purkautua useampien viritystilojen kautta.

 

Kirjoittelit Neutroni

Ensin näin:

On syytä huomata, että kiinteän aineen tapauksessa elektronien energiatilat eivät ole atomin tiloja vaan kiinteän aineen tiloja. Atomien tilat tulevat esiin silloin, kun atomit eivät ole sitoutuneet toisiin atomeihin.

Sitten näin:

Lämpöenergia virittää atomeja korkeammille tiloille, joilta ne voivat rekombinoitua takaisin. Normaalilämpötiloissa noiden viritysten energia on pieni ja näkyvän fotonin muodostuminen on erittäin epätodennäköistä, mutta lämpötilan kasvaessa todennäköisyydet emittoida väkyviä fotoneja kasvavat.

.........

Kun em kurssin esityksessä ei ole mitään mainintaa elektronin energiatiloista, eikä kiderakenteesta, onko asia mielestäsi esitetty puutteellisesti vai peräti virheellisesti?

 

Ja mitä sanoo Opettaja, Haloo!

 

 

 

Nature
Seuraa 
Viestejä10154

Viime kädessä kyse on kaiken järjen mukaan atomien elektronien energiatilojen muutoksesta, mutta koska kyse on molekyyliyhdisteistä joihin koko diodin idea perustuu niin nähdäkseni siitä syystä puhutaan kiteisiin liittyvien viritystilojen rekombinaatiosta. Kumpikaan ei mielestäni ole väärä tulkinta, vaan saman asian käsittelyä eri näkökulmasta.

Molekyylitasolla kyse on yhdisteen yhteisen valenssielektronin vajeesta tai ylimäärästä. Tässä mielessä atomitason tarkastelu on tarpeetonta. Toisaalta valon syntyminen edellyttänee kuitenkin atomitason energiatilamuutosta. Tuskinpa valoa syntyy ilman että tapahtuu virittymistä atomitasolla, vaikka diodin elektronivirta muutoin etenisikin puolijohteessa hilaviritysten myötä.

MooM
Seuraa 
Viestejä10490
Kontra

---

http://www02.oph.fi/etalukio/fysiikka/fysiikka8/valosahkoinen.html

---

Kun em kurssin esityksessä ei ole mitään mainintaa elektronin energiatiloista, eikä kiderakenteesta, onko asia mielestäsi esitetty puutteellisesti vai peräti virheellisesti?

 

Siltä varalta, että Neutroni ei ehdi vastaamaan: Kyllä, lukiokurssi ei mene kiderakenteisen aineen elektronien energiatiloihin. Niihin ei mennä yliopistossakaan (laskennallisesti) kuin vasta syventävissä opinnoissa, käsitteenä ne tulevat vähän aikaisemmin. Tai ainakin näin oli silloin, kun itse opiskelin Jyväskylässä. 

Täällä on vähän käsitteellistä selvitystä (slidet 16 ja 17):

https://noppa.aalto.fi/noppa/kurssi/tfy-0.1061/luennot/Tfy-0_1061_luentokalvot_7.pdf

ja (sivut 7-8)

http://www.lce.hut.fi/teaching/S-114.1327/Luennot_2007/Kvanttifysiikka_luku7B_Elektronit_ja_fononit.pdf

 

 

 

"MooM": Luultavasti entinen "Mummo", vahvimpien arvelujen mukaan entinen päätoimittaja, jota kolleega hesarista kuvasi "Kovan luokan feministi ja käheä äänikin". https://www.tiede.fi/keskustelu/4000675/ketju/hyvastit_ja_arvioita_nimim...

Neutroni
Seuraa 
Viestejä33729
Kontra

Kun em kurssin esityksessä ei ole mitään mainintaa elektronin energiatiloista, eikä kiderakenteesta, onko asia mielestäsi esitetty puutteellisesti vai peräti virheellisesti?

 

 

Lukion fysiikanopetus on äärimmäisen yksinkertaistettua. Ei oikein tulkittuna virheellistä, mutta toisinaan harhaanjohtavaa. Sen tarkoitus on opettaa lähinnä jotain peruskäsitteitä, että oikea fysiikan opiskelu alkaisi jouhevammin. Esimerkiksi tuo atomin ja SM-kentän vuorovaikutus on yksinkertaisin mahdollinen approksimaatio, josta on jätetty paljon oleellisia asioita pois. Tosiasiassa yksittäisen atominkin vuorovaikutus valon kanssa on paljon monimutkaisempi kuin tuo kuvattu ideaalinen monokromaattinen transitio, ja käytännössä atomit vuorovaikuttavat aina ympäristön kanssa. Molekyyleissä ja varsinkin kiteissä vuorovaikutus on niin vahva, että yksittäisten atomien tiloista puhuminen käy mielettömäksi. Kiteen elektronitilat eivät millään tavalla muistuta atomaarisia tiloja. Niiden vuorovaikutusten ymmärtäminen ei onnistu lukiopohjalta (koska atomien väliset sidoksetkin ovat huimasti monimutkaisempia kuin lukion kemian kurssien "yhteiset elektroniparit"), mutta noista Moomin linkittämistä luentokalvoista voi saada hieman jotain osviittaa.

Neutroni
Seuraa 
Viestejä33729
Nature

Luin jostain että diodin eri puoliskot olisivat alunperin sähköisesti neutraaleja. Ihmetyttää vain miten ne tässä tapauksessa voisivat reagoida toistensa kanssa siten että tyhjennysalue näiden eri aineiden välille syntyy. Sähköisesti neutraali takoittaa tässä tapauksessa ilmeisesti jotain muuta, kuin mitä elektronien ylimäärästä tai vajauksesta aiheutuu.

 

n- ja p-tyyppiset puolijohteet ovat sähköisesti neutraaleja. Niiden elektronitilat ovat täyttyneet eri tavoilla. Jos ne yhdistetään, varauksenkuljettajat hakeutuvat matalimpiin mahdollisiin energiatiloihin, vöiden reunat taipuvat tietyllä tavalla ja muodostuu tyhjennysalue (jossa on paikallisesti tilavuusvarausta).

http://en.wikipedia.org/wiki/P%E2%80%93n_diode

 

 

 

Kontra
Seuraa 
Viestejä981
CE-hyväksytty

Pitää muistaa myös että valodiodi  on eri asia kuin hohtodiodi.

Tässä terminologiassa on tosiaan kirjavuutta.

Kun on diodeja, jotka emittoivat valoa ja diodeja, jotka reagoivat valoon.

LED:iä parhaiten kuvaisi tuo hohtodiodi, muttta valodiodiksihan tuota ihan yleisesti näytetään nimitettävän. Valolle reagoivaa diodia olen nähnyt mainittavan fotodiodiksi.

Nature
Seuraa 
Viestejä10154
Neutroni
Nature

Luin jostain että diodin eri puoliskot olisivat alunperin sähköisesti neutraaleja. Ihmetyttää vain miten ne tässä tapauksessa voisivat reagoida toistensa kanssa siten että tyhjennysalue näiden eri aineiden välille syntyy. Sähköisesti neutraali takoittaa tässä tapauksessa ilmeisesti jotain muuta, kuin mitä elektronien ylimäärästä tai vajauksesta aiheutuu.

 

n- ja p-tyyppiset puolijohteet ovat sähköisesti neutraaleja. Niiden elektronitilat ovat täyttyneet eri tavoilla. Jos ne yhdistetään, varauksenkuljettajat hakeutuvat matalimpiin mahdollisiin energiatiloihin, vöiden reunat taipuvat tietyllä tavalla ja muodostuu tyhjennysalue (jossa on paikallisesti tilavuusvarausta).

Hakeutuminen perustuu käsittääkseni kuitenkin potentiaalieroihin, joten eivät ne ainakaan toistensa suhteen ole tällöin sähköisesti neutraaleja. Toki ne voivat olla muutoin sähköisesti neutraaleja.

MooM
Seuraa 
Viestejä10490
Neutroni
Kontra

Kun em kurssin esityksessä ei ole mitään mainintaa elektronin energiatiloista, eikä kiderakenteesta, onko asia mielestäsi esitetty puutteellisesti vai peräti virheellisesti?

 

Kiteen elektronitilat eivät millään tavalla muistuta atomaarisia tiloja. Niiden vuorovaikutusten ymmärtäminen ei onnistu lukiopohjalta (koska atomien väliset sidoksetkin ovat huimasti monimutkaisempia kuin lukion kemian kurssien "yhteiset elektroniparit")

Sivumennen sanoen, yliopistotason fysiikka oli laskennallisesti työlästä, mutta suurin piirtein ihan hallittavissa, jos vain ehti tekemään riittävästi hommia laskurutiinin saamiseksi. Poikkeuksena tulee mieleen juuri materiaalifysiikka (kirjana oli Ascroftin Solid State Physics) ja nämä kiderakenteen energiatilojen yhtälöiden johtamiset ja niihin liittyvät laskut.

Sillä kurssilla tuli minulla vastaan jonkilainen käsityskyvyn raja, ainakin siinä vaiheessa ja silloisilla työkaluilla, vaikka työtä tein varmaan joka laskareihin pari päivää. Kyllä sen kurssin läpi sai, ja ihan kohtuullisella arvosanalla, mutta ymmärtäminen jäi aika pinnalliseksi ja viimeistää siinä vaiheessa tajusi, että teoreettinen fysiikka ei ole se oma juttu...

Mutta kai se raja jossain on jokaisella.

"MooM": Luultavasti entinen "Mummo", vahvimpien arvelujen mukaan entinen päätoimittaja, jota kolleega hesarista kuvasi "Kovan luokan feministi ja käheä äänikin". https://www.tiede.fi/keskustelu/4000675/ketju/hyvastit_ja_arvioita_nimim...

Sivut

Suosituimmat

Uusimmat

Sisältö jatkuu mainoksen alla

Uusimmat

Suosituimmat