El dispositivo y principio de funcionamiento de los LED. Esquema, descripción

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LED. El dispositivo y principio de funcionamiento de los LED. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.

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LED (abreviado LED - diodo emisor de luz, en la versión inglesa LED - duods emisores de luz) es un dispositivo semiconductor con una unión pn de orificio de electrón o un contacto metal-semiconductor que genera (cuando pasa una corriente eléctrica a través de él) óptico (visible, UV, IR) radiación.

Recuerde que una unión pn es un "ladrillo" de tecnología electrónica de semiconductores, que representa dos piezas de un semiconductor conectadas entre sí con diferentes tipos de conductividad (una con un exceso de electrones - "tipo n", la segunda con un exceso de agujeros - "tipo p"). Si aplica una "polarización directa" a la unión pn, es decir, conecta una fuente de corriente eléctrica con un positivo a la parte p, la corriente fluirá a través de ella.

Estamos interesados en lo que sucede después de que una corriente ha fluido a través de una unión pn polarizada directamente, a saber momento de recombinación (conexión) de portadores de carga eléctrica: electrones y huecos, cuando los electrones que tienen una carga negativa "encuentran un refugio" en los iones cargados positivamente de la red cristalina de un semiconductor. Resulta que tal recombinación puede ser radiativa, mientras que en el momento del encuentro de un electrón y un hueco, se libera energía en forma de radiación de un cuanto de luz - fotón.

Sino no todas las uniones pn emiten luz. ¿Por qué? Primero, la brecha de banda en la región activa del LED debe estar cerca de la energía de los cuantos de luz en el rango visible. En segundo lugar, la probabilidad de emisión durante la recombinación de pares electrón-hueco debería ser alta. Para ello, el cristal semiconductor debe contener pocos defectos, por lo que se produce la recombinación sin radiación. Estas condiciones se contradicen hasta cierto punto.

Pero para satisfacer ambas condiciones, una unión pn en el cristal no es suficiente. Es necesario fabricar estructuras semiconductoras multicapa, las denominadas heteroestructuras. Por el estudio de estas estructuras, el físico ruso Zhores Zh. I. Alferov (académico, director del Instituto Físico-Técnico A. F. Ioffe, laureado con el Premio Lenin) recibió la medalla de oro de la American Physical Society por estudios de heteroestructuras basadas en Georgia_1-xAl_xComo allá por los años 70.

En 2000, cuando quedó claro cuán importantes son estos trabajos para el desarrollo de la ciencia y la tecnología, cuán importantes son sus aplicaciones prácticas para la humanidad, recibió el Premio Nobel.

Autor: Koryakin-Chernyak S.L.

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