O principio luminoso do LED

Todoa luz de traballo recargable, luz portátil para acamparefaro frontal multifuncionalUsa o tipo de lámpada LED. Para comprender o principio do díodo LED, primeiro debes comprender os coñecementos básicos dos semicondutores. As propiedades condutivas dos materiais semicondutores están entre os condutores e os illantes. As súas características únicas son: cando o semicondutor é estimulado por condicións externas de luz e calor, a súa capacidade condutiva cambia significativamente; Engadir pequenas cantidades de impurezas a un semicondutor puro aumenta significativamente a súa capacidade para conducir a electricidade. O silicio (Si) e o xermanio (Ge) son os semicondutores máis utilizados na electrónica moderna e os seus electróns externos son catro. Cando os átomos de silicio ou xermanio forman un cristal, os átomos veciños interactúan entre si, de xeito que os electróns externos se comparten entre os dous átomos, o que forma a estrutura de enlace covalente no cristal, que é unha estrutura molecular con pouca capacidade de restrición. Á temperatura ambiente (300 K), a excitación térmica fará que algúns electróns externos obteñan enerxía suficiente para romper o enlace covalente e converterse en electróns libres, este proceso chámase excitación intrínseca. Despois de que o electrón se desliga para converterse nun electrón libre, queda unha vacante no enlace covalente. Esta vacante chámase burato. A aparencia dun burato é unha característica importante que distingue un semicondutor dun condutor.

Cando se lle engade unha pequena cantidade de impureza pentavalente, como o fósforo, ao semicondutor intrínseco, este terá un electrón extra despois de formar unha ligazón covalente con outros átomos semicondutores. Este electrón extra só necesita unha enerxía moi pequena para desfacerse da ligazón e converterse nun electrón libre. Este tipo de semicondutor de impureza chámase semicondutor electrónico (semicondutor de tipo N). Non obstante, ao engadir unha pequena cantidade de impurezas elementais trivalentes (como o boro, etc.) ao semicondutor intrínseco, debido a que só ten tres electróns na capa exterior, despois de formar unha ligazón covalente cos átomos semicondutores circundantes, crearase unha vacante no cristal. Este tipo de semicondutor de impureza chámase semicondutor de buratos (semicondutor de tipo P). Cando se combinan semicondutores de tipo N e de tipo P, hai unha diferenza na concentración de electróns libres e buratos na súa unión. Tanto os electróns como os buratos difúndense cara á menor concentración, deixando atrás ións cargados pero inmóbiles que destrúen a neutralidade eléctrica orixinal das rexións de tipo N e de tipo P. Estas partículas cargadas inmóbiles adoitan denominarse cargas espaciais e concéntranse preto da interface das rexións N e P para formar unha rexión moi delgada de carga espacial, que se coñece como unión PN.

Cando se aplica unha tensión de polarización directa a ambos os extremos da unión PN (tensión positiva a un lado do tipo P), os buratos e os electróns libres móvense un arredor do outro, creando un campo eléctrico interno. Os buratos recentemente inxectados recomínanse cos electróns libres, ás veces liberando un exceso de enerxía en forma de fotóns, que é a luz que vemos emitida polos leds. Este espectro é relativamente estreito e, dado que cada material ten unha banda prohibida diferente, as lonxitudes de onda dos fotóns emitidos son diferentes, polo que as cores dos leds están determinadas polos materiais básicos utilizados.