El principio luminoso del LED

Todola luz de trabajo recargable, luz de campamento portátilyfaro multifuncionalUse el tipo de bombilla LED. Para comprender el principio del Diodo LED, primero para comprender el conocimiento básico de los semiconductores. Las propiedades conductivas de los materiales semiconductores son entre conductores y aisladores. Sus características únicas son: cuando el semiconductor es estimulado por condiciones de luz y calor externas, su capacidad conductora cambiará significativamente; Agregar pequeñas cantidades de impurezas a un semiconductor puro aumenta significativamente su capacidad para realizar electricidad. El silicio (Si) y el germanio (GE) son los semiconductores más utilizados en la electrónica moderna, y sus electrones externos son cuatro. Cuando los átomos de silicio o germanio forman un cristal, los átomos vecinos interactúan entre sí, de modo que los electrones externos se comparten por los dos átomos, lo que forma la estructura de enlace covalente en el cristal, que es una estructura molecular con poca capacidad de restricción. A temperatura ambiente (300k), la excitación térmica hará que algunos electrones externos obtengan suficiente energía para separarse del enlace covalente y convertirse en electrones libres, este proceso se llama excitación intrínseca. Después de que el electrón no se toca para convertirse en un electrón libre, se deja una vacante en la unión covalente. Esta vacante se llama agujero. La aparición de un agujero es una característica importante que distingue a un semiconductor de un conductor.

Cuando se agrega una pequeña cantidad de impureza pentavalente como el fósforo al semiconductor intrínseco, tendrá un electrón adicional después de formar un enlace covalente con otros átomos de semiconductores. Este electrón adicional solo necesita energía muy pequeña para deshacerse del enlace y convertirse en un electrón libre. Este tipo de semiconductor de impurezas se llama semiconductor electrónico (semiconductor de tipo N). Sin embargo, agregar una pequeña cantidad de impurezas elementales trivalentes (como Boron, etc.) al semiconductor intrínseco, porque solo tiene tres electrones en la capa externa, después de formar un enlace covalente con los átomos semiconductores circundantes, creará una vacante en el cristal. Este tipo de semiconductor de impurezas se llama semiconductor de agujeros (semiconductor de tipo P). Cuando se combinan los semiconductores de tipo N y de tipo P, hay una diferencia en la concentración de electrones y agujeros libres en su unión. Tanto los electrones como los agujeros se difunden hacia la concentración más baja, dejando iones cargados pero inmóviles que destruyen la neutralidad eléctrica original de las regiones de tipo N y de tipo P. Estas partículas cargadas inmóviles a menudo se llaman cargas espaciales, y se concentran cerca de la interfaz de las regiones N y P para formar una región muy delgada de carga espacial, que se conoce como la unión PN.

Cuando se aplica un voltaje de polarización hacia adelante a ambos extremos de la unión PN (voltaje positivo a un lado del tipo P), los agujeros y los electrones libres se mueven entre sí, creando un campo eléctrico interno. Los agujeros recién inyectados luego recombinan con los electrones libres, a veces liberando el exceso de energía en forma de fotones, que es la luz que vemos emitida por LED. Tal espectro es relativamente estrecho, y dado que cada material tiene un espacio de banda diferente, las longitudes de onda de los fotones emitidos son diferentes, por lo que los colores de los LED están determinados por los materiales básicos utilizados.