O princípio luminoso do LED

Todosa luz de trabalho recarregável, Luz de acampamento portátilefarol multifuncionalUse o tipo de lâmpada LED. Para entender o princípio do Diodo LED, primeiro a entender o conhecimento básico dos semicondutores. As propriedades condutivas dos materiais semicondutores estão entre condutores e isoladores. Suas características únicas são: quando o semicondutor é estimulado por condições externas de luz e calor, sua capacidade condutora mudará significativamente; A adição de pequenas quantidades de impurezas a um semicondutor puro aumenta significativamente sua capacidade de conduzir eletricidade. Silício (SI) e germânio (GE) são os semicondutores mais usados ​​na eletrônica moderna, e seus elétrons externos são quatro. Quando os átomos de silício ou germânio formam um cristal, os átomos vizinhos interagem entre si, para que os elétrons externos se tornem compartilhados pelos dois átomos, que formam a estrutura de ligação covalente no cristal, que é uma estrutura molecular com pouca capacidade de restrição. À temperatura ambiente (300K), a excitação térmica fará com que alguns elétrons externos obtenham energia suficiente para se afastar da ligação covalente e se tornará elétrons livres, esse processo é chamado de excitação intrínseca. Depois que o elétron não é ligado para se tornar um elétron livre, uma vaga é deixada na ligação covalente. Esta vaga é chamada de buraco. A aparência de um buraco é uma característica importante que distingue um semicondutor de um condutor.

Quando uma pequena quantidade de impureza pentavalente, como o fósforo, é adicionada ao semicondutor intrínseco, ela terá um elétron extra depois de formar uma ligação covalente com outros átomos de semicondutores. Esse elétron extra precisa apenas de energia muito pequena para se livrar da ligação e se tornar um elétron livre. Esse tipo de semicondutor de impureza é chamado de semicondutor eletrônico (semicondutor do tipo n). No entanto, adicionando uma pequena quantidade de impurezas elementares trivalentes (como boro etc.) ao semicondutor intrínseco, porque possui apenas três elétrons na camada externa, depois de formar uma ligação covalente com os átomos de semicondutores circundantes, criará uma vaga no cristal. Esse tipo de semicondutor de impureza é chamado de semicondutor de buraco (semicondutor do tipo P). Quando os semicondutores do tipo N e P são combinados, há uma diferença na concentração de elétrons e orifícios livres em sua junção. Os elétrons e os orifícios são difundidos em direção à concentração mais baixa, deixando para trás íons carregados, mas imóveis, que destroem a neutralidade elétrica original das regiões do tipo n e do tipo P. Essas partículas carregadas imóveis são frequentemente chamadas de cargas espaciais e estão concentradas perto da interface das regiões N e P para formar uma região muito fina de carga espacial, conhecida como junção PN.

Quando uma tensão de polarização direta é aplicada nas duas extremidades da junção PN (tensão positiva para um lado do tipo P), os orifícios e os elétrons livres se movem, criando um campo elétrico interno. Os orifícios recém -injetados então recombinam com os elétrons livres, às vezes liberando excesso de energia na forma de fótons, que é a luz que vemos emitida pelos LEDs. Esse espectro é relativamente estreito e, como cada material possui uma lacuna de banda diferente, os comprimentos de onda dos fótons emitidos são diferentes, de modo que as cores dos LEDs são determinadas pelos materiais básicos utilizados.