Hem  |  
Anpassa  |  
Översikt  |  
English  |  
Lunds universitet
 

Lysdioder i gymnasiefysiken

Halvledarfysik och mikroelektronik (snart nanoelektronik?) har enorm betydelse för våra liv och ysdioder är en av de mikroelektroniska komponenter som förväntas få en kraftigt ökad användning och betydelse. Solceller, som i princip är lysdioder använda "bakänges" har stor potential i energiförsörjningssammanhang - den infallande solstrålningen vid jordytan per timme motsvarar mänsklighetens energikonsumtion under hela år 2008.

Lysdioder skiljer sig på flera sätt från lampor baserade på någon variant av uppvärmning (t.ex. av en glödtråd); här listar vi några iakttagelser

Lysdioder är energisnåla; större delen av energin går åt till att generera ljus. I en glödlampa blir över 90% av energin värme istället för ljus. Lysdioden blir inte varm som t.ex. glödlampor eller halogenlampor

Lysdioder tänds och släcks snabbare än andra lampor. Detta syns på bilar, där blinkers och bromsljus ofta är vanliga lampor medan dekorativa ljuslister (också blinkande) ofta är lysdioder. Glödlamporna tänds och släcks mycket långsammare; de bygger ju på att en glödtråd värms upp och kyls av.

Färgade lampor emitterar ett brett spektrum av våglängder och man filtrerar fram t.ex. rött eller grönt ljus med hjälp av färgade höljen. Lysdioder i olika färger emitterar idealt bara en våglängd (i verkligheten finns en viss linjebredd) – de genererar bara en färg.

Vi har sammanställt några förslag på experiment (PDF, 157 kB) som går ut på att undersöka diodens elektriska och optiska egenskaper samt lysdioders likhet med solceller.

Kan man bestämma Plancks konstant med lysdioder?

På gymnasienivå förekommer ibland ett experiment som går ut på att bestämma Plancks konstant genom att jämföra lysdioders fotonfrekvens med den ''tröskelspänning'' där man tycker att de börjar leda ström eller lysa.

Vi rekommenderar att man låter bli att göra det här experimentet - det bygger på idéen (som är felaktig) att lysdioder har en särskild spänning där de tänds och som är karakteristisk för dioder med just den våglängden. Det är lätt att inse att det inte är så genom att prova att tända dioderna dels i ett mörkt rum och dels i ett ljust. Ni kommer att "se" dioden vid en lägre spänning i det mörka rummet. Diodens tröskelspänning är alltså en parameter som är väldigt beroende av hur man mäter den, även om den till viss del beror även på diodmaterialet.

Experimentet är alltså baserat på ett missförstånd om hur lysdioder fungerar men råkar av andra skäl ändå ge en god uppskattning av Plancks konstant. För den intresserade finns här ett dokument (PDF 206 kB)där vi reder ut vad som egentligen händer i ett sådant experiment. Texten förutsätter att man har baskunskaper om halvledare.



Frågor om innehållet: Carina Fasth
Webbtekniska frågor: webmaster@lth.se
Senast uppdaterad: 2012-10-26