إلكترونيات القدرة وأشباه الموصلات

محاكاة مقارنة جهد التشغيل الأمامي لألوان الـ LED وفجوة الطاقة

قارن جنباً إلى جنب بين جهد الانحياز الأمامي للدايود الأحمر (~1.85V) والأخضر (~2.15V) والأزرق (~3.05V) وعلاقته بطاقة الفوتون.

السرعة
ثلاثة فروع متوازية من مصدر 5 فولت عبر مقاومات متطابقة (150 أوم) توضح اختلاف فجوة الطاقة وجهد التشغيل الأمامي: الأحمر (~1.85V)، الأخضر (~2.15V)، والأزرق (~3.05V)!
● CH1: CH1
● CH2: CH2

الشرح الهندسي والنموذج الرياضي للدائرة

Vf ≈ Eg / q = h × c / (q × λ)

يحمل فوتون الضوء الأزرق ذو الطول الموجي القصير (~465nm) طاقة كمومية أعلى من فوتون الضوء الأحمر (~630nm) وفق علاقة بلانك (E = hc/λ). لذلك تتطلب بلورات نيتريد الغاليوم (InGaN) الزرقاء والبيضاء جهد انحياز أمامي أعلى (~3.05V) مقارنة بالأحمر (~1.85V)، مما يفسر اختلاف التيار المار في الفروع المتوازية عند استخدام نفس المقاومة.

خطوات التجربة العملية التفاعلية

  1. مرر المؤشر فوق كل دايود مضيء (الأحمر، الأخضر، الأزرق) لمقارنة جهد الانحياز الأمامي وتيار كل فرع.
  2. اخفض جهد البطارية V1 تدريجياً من 5 فولت نحو 2 فولت: ستشاهد انطفاء الأزرق أولاً بينما يستمر الأحمر في الإضاءة!
  3. قارن فرق الجهد بين الأحمر والأزرق مباشرة على قناتي راسم الإشارة.

أسئلة هندسية متكررة

ما هي المعادلة الأساسية لتجربة محاكاة مقارنة جهد التشغيل الأمامي لألوان الـ LED وفجوة الطاقة؟

Vf ≈ Eg / q = h × c / (q × λ) — يحمل فوتون الضوء الأزرق ذو الطول الموجي القصير (~465nm) طاقة كمومية أعلى من فوتون الضوء الأحمر (~630nm) وفق علاقة بلانك (E = hc/λ). لذلك تتطلب بلورات نيتريد الغاليوم (InGaN) الزرقاء والبيضاء جهد انحياز أمامي أعلى (~3.05V) مقارنة بالأحمر (~1.85V)، مما يفسر اختلاف التيار المار في الفروع المتوازية عند استخدام نفس المقاومة.

هل يمكنني تعديل قيم العناصر وإضافة أسلاك جديدة في هذه الدائرة؟

نعم! الدائرة أعلاه حية بالكامل؛ اضغط على أي عنصر لتغيير قيمته أو اسحب أسلاكاً وعناصر جديدة من اللوحة الجانبية وشارك تعديلك برابط مباشر.

دوائر إلكترونية تفاعلية ذات صلة