Il dispositivo e il principio di funzionamento dei LED. Schema, descrizione

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LED. Il design e il principio di funzionamento dei LED. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica

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Diodo ad emissione luminosa (abbreviato come LED - diodo emettitore di luce, nella versione inglese LED - duodi emettitori di luce) è un dispositivo a semiconduttore con una giunzione pn con lacuna elettronica o un contatto metallo-semiconduttore che genera (quando una corrente elettrica lo attraversa) ottico ( radiazioni visibili, UV, IR).

Ricordiamo che una giunzione pn è un "mattone" dell'elettronica a semiconduttore, che rappresenta due pezzi di semiconduttore con diversi tipi di conduttività collegati insieme (uno con un eccesso di elettroni - "tipo n", il secondo con un eccesso di lacune - “tipo p”). Se viene applicata una "polarizzazione diretta" alla giunzione pn, ovvero una sorgente di corrente elettrica è collegata con un segno positivo alla parte p, la corrente fluirà attraverso di essa.

Siamo interessati a cosa succede dopo che la corrente scorre attraverso la giunzione pn polarizzata direttamente, vale a dire momento della ricombinazione (connessione) di portatori di carica elettrica - elettroni e lacune, quando gli elettroni con carica negativa “trovano rifugio” negli ioni caricati positivamente del reticolo cristallino di un semiconduttore. Si scopre che tale ricombinazione può essere radiativa e al momento dell'incontro di un elettrone e di una lacuna, l'energia viene rilasciata sotto forma di emissione di un quanto di luce - fotone.

Ma non tutte le giunzioni pn emettono luce. Perché? Innanzitutto, il gap di banda nella regione attiva del LED dovrebbe essere vicino all'energia dei quanti di luce visibile. In secondo luogo, la probabilità di radiazione durante la ricombinazione delle coppie elettrone-lacuna dovrebbe essere elevata. Per fare ciò, il cristallo semiconduttore deve contenere pochi difetti, grazie ai quali la ricombinazione avviene senza radiazioni. Queste condizioni si contraddicono a vicenda in un modo o nell'altro.

Ma per soddisfare entrambe le condizioni, una giunzione pn nel cristallo non è sufficiente. È necessario produrre strutture semiconduttrici multistrato, le cosiddette eterostrutture. Per lo studio di queste strutture, il fisico russo Zhores Zh. I. Alferov (accademico, direttore dell'Istituto di fisica e tecnologia A. F. Ioffe, vincitore del Premio Lenin) ha ricevuto la medaglia d'oro dell'American Physical Society per la ricerca su Ga- eterostrutture basate_1-xAl_xCome negli anni '70.

Nel 2000, quando divenne chiaro quanto fosse grande il significato di queste opere per lo sviluppo della scienza e della tecnologia, quanto fossero importanti le loro applicazioni pratiche per l'umanità, gli fu assegnato il Premio Nobel.

Autore: Koryakin-Chernyak S.L.

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