El principio luminoso del LED.

Todola luz de trabajo recargable, luz de camping portátilyfaro multifuncionalUtilice el tipo de bombilla LED. Para comprender el principio del diodo, primero es necesario comprender los conocimientos básicos de los semiconductores. Las propiedades conductoras de los materiales semiconductores se encuentran entre conductores y aislantes. 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 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 dos átomos comparten los electrones externos, 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 llama excitación intrínseca. Una vez que el electrón se libera para convertirse en un electrón libre, queda una vacante en el enlace covalente. Esta vacante se llama agujero. La apariencia de un agujero es una característica importante que distingue un semiconductor de un conductor.

Cuando se agrega una pequeña cantidad de impureza pentavalente, como fósforo, al semiconductor intrínseco, tendrá un electrón adicional después de formar un enlace covalente con otros átomos semiconductores. Este electrón extra sólo necesita una energía muy pequeña para deshacerse del enlace y convertirse en un electrón libre. Este tipo de semiconductor de impurezas se denomina semiconductor electrónico (semiconductor tipo N). Sin embargo, al agregar una pequeña cantidad de impurezas elementales trivalentes (como boro, etc.) al semiconductor intrínseco, debido a que solo tiene tres electrones en la capa externa, después de formar un enlace covalente con los átomos semiconductores circundantes, se creará una vacante. en el cristal. Este tipo de semiconductor de impurezas se denomina semiconductor de huecos (semiconductor 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.

Cuando se aplica un voltaje de polarización directa a ambos extremos de la unión PN (voltaje positivo a un lado del tipo P), los huecos y los electrones libres se mueven entre sí, creando un campo eléctrico interno. Los huecos recién inyectados luego se recombinan con los electrones libres, liberando a veces el exceso de energía en forma de fotones, que es la luz que vemos emitida por los LED. Dicho espectro es relativamente estrecho y, dado que cada material tiene una banda prohibida 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.