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 conduzido, primeiro entenda o conhecimento básico de semicondutores.As propriedades condutoras dos materiais semicondutores estão entre condutores e isoladores.Suas características únicas são: quando o semicondutor é estimulado pela luz externa e pelas condições de calor, sua capacidade condutiva muda significativamente;A adição de pequenas quantidades de impurezas a um semicondutor puro aumenta significativamente a sua capacidade de conduzir eletricidade.Silício (Si) e germânio (Ge) são os semicondutores mais comumente 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, de modo que os elétrons externos são compartilhados pelos dois átomos, o que forma 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 separarem da ligação covalente e se tornarem elétrons livres, esse processo é chamado de excitação intrínseca.Depois que o elétron é desvinculado para se tornar um elétron livre, resta uma vaga na ligação covalente.Essa vaga é chamada de buraco.A aparência de um furo 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, ele terá um elétron extra após formar uma ligação covalente com outros átomos semicondutores.Esse elétron extra precisa apenas de uma energia muito pequena para se livrar da ligação e se tornar um elétron livre.Este tipo de semicondutor de impureza é denominado semicondutor eletrônico (semicondutor tipo N).Porém, adicionando uma pequena quantidade de impurezas elementares trivalentes (como boro, etc.) ao semicondutor intrínseco, por possuir apenas três elétrons na camada externa, após formar uma ligação covalente com os átomos semicondutores circundantes, criará uma vacância no cristal.Este tipo de semicondutor de impureza é chamado de semicondutor de furo (semicondutor tipo P).Quando semicondutores do tipo N e do tipo P são combinados, há uma diferença na concentração de elétrons livres e lacunas em sua junção.Tanto os elétrons quanto os buracos 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 a ambas as extremidades da junção PN (tensão positiva em um lado do tipo P), as lacunas e os elétrons livres se movem uns em torno dos outros, criando um campo elétrico interno.Os buracos recém-injetados recombinam-se então com os elétrons livres, às vezes liberando o 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 um band gap diferente, os comprimentos de onda dos fótons emitidos são diferentes, de modo que as cores dos LEDs são determinadas pelos materiais básicos utilizados.