El principio luminoso del LED

TodoLa luz de trabajo recargable, luz de camping portátilylinterna frontal multifuncionalUtilice el tipo de bombilla LED. Para comprender el principio del diodo LED, primero es necesario comprender los conceptos básicos de los semiconductores. Las propiedades conductoras de los materiales semiconductores se encuentran entre conductores y aislantes. Sus características únicas son: cuando el semiconductor se estimula con luz externa y calor, su capacidad conductora cambia significativamente; añadir pequeñas cantidades de impurezas a un semiconductor puro aumenta significativamente su capacidad para conducir 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 entre ambos 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 (300 K), la excitación térmica hará que algunos electrones externos obtengan suficiente energía para romper el enlace covalente y convertirse en electrones libres. Este proceso se denomina excitación intrínseca. Después de que el electrón se libera para convertirse en un electrón libre, se deja una vacante en el enlace covalente. Esta vacante se denomina hueco. La aparición de un hueco es una característica importante que distingue a un semiconductor de un conductor.

Cuando se añade una pequeña cantidad de impureza pentavalente, como el fósforo, al semiconductor intrínseco, este tendrá un electrón extra tras formar un enlace covalente con otros átomos semiconductores. Este electrón extra solo necesita muy poca energía para liberarse del enlace y convertirse en un electrón libre. Este tipo de semiconductor de impureza se denomina semiconductor electrónico (semiconductor de tipo N). Sin embargo, al añadir una pequeña cantidad de impurezas elementales trivalentes (como el boro, etc.) al semiconductor intrínseco, debido a que solo tiene tres electrones en la capa exterior, tras formar un enlace covalente con los átomos semiconductores circundantes, se creará una vacante en el cristal. Este tipo de semiconductor de impureza se denomina semiconductor de huecos (semiconductor de tipo P). Cuando se combinan semiconductores de tipo N y tipo P, existe una diferencia en la concentración de electrones libres y huecos en su unión. Tanto los electrones como los huecos se difunden hacia la concentración más baja, dejando atrás iones cargados pero inmóviles que destruyen la neutralidad eléctrica original de las regiones de tipo N y tipo P. Estas partículas cargadas inmóviles a menudo se denominan 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 unión PN.

Al aplicar una tensión de polarización directa a ambos extremos de la unión PN (tensión positiva en un lado de la unión tipo P), los huecos y los electrones libres se mueven entre sí, creando un campo eléctrico interno. Los huecos recién inyectados se recombinan con los electrones libres, liberando en ocasiones energía sobrante en forma de fotones, que es la luz que emiten los LED. Este espectro es relativamente estrecho y, dado que cada material tiene una banda prohibida diferente, las longitudes de onda de los fotones emitidos son distintas, por lo que los colores de los LED están determinados por los materiales básicos utilizados.