Как работает светодиод

Светодиод включает в себя один полупроводниковый p-n-переход, в котором с помощью легирования материал n-типа обогащается отрицательными носителями заряда, а материал р-типа — положительными носителями заряда. Атомы в материале n-типа приобретают дополнительные электроны, атомы в материале р-типа приобретают дырки — места на внешних электронных орбитах атомов, в которых отсутствуют электроны;

При приложении к диоду электрического поля электроны и дырки в материалах p- и n-типа устремляются к p-n-переходу — электроны инжектируются в материал р-типа. При подаче отрицательного напряжения со стороны материала n-типа через диод протекает электрический ток от материала n-типа — в материал р-типа. Это называется прямым смещением;

Когда избыточные электроны переходят из материала n-типа в материал р-типа и рекомбинируют с дырками, происходит выделение энергии в виде фотонов — элементарных частиц (квантов) электромагнитного излучения;

Материал, из которого изготавливается светодиод, выбирается таким образом, чтобы длина волны испускаемых фотонов находилась в пределах видимой области спектра излучения. Разные материалы испускают фотоны с разными длинами волн, что соответствует разным цветам испускаемого света;

Пучок видимого света, испускаемого светодиодом, является холодным, но так как в светодиодах имеются потери, генерируется тепло, иногда достаточно большое. Ограничение температуры p-n-перехода с помощью правильно сконструированного теплоотвода и других методов контроля температуры является критичным для обеспечения нормальной работы светодиода, оптимизации его светового потока и повышения срока службы.