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Electroluminiscencia de unión PN

1927
  • Oleg Losev
Light-emitting diode testing in solid state physics laboratory.

(Imagen generada únicamente con fines ilustrativos)

A light-emitting diode is a semiconductor p-n junction. When a suitable forward voltage is applied, electrons from the n-side and holes from the p-side are injected into the depletion region. As they recombine, energy is released. In direct band gap semiconductors, this energy is efficiently emitted as photons of light, a process known as electroluminescence.

El principio fundamental de un LED reside en la mecánica cuántica de una unión pn de semiconductor. Un semiconductor se dopa con impurezas para crear dos tipos de regiones: de tipo n, con un exceso de electrones libres, y de tipo p, con un exceso de huecos de electrones. Donde estas dos regiones se encuentran, se forma una zona de agotamiento, creando una barrera de energía potencial que impide el flujo de corriente en ausencia de polarización.

Cuando se aplica un voltaje directo, se reduce esta barrera de potencial, permitiendo que los electrones del lado n y los huecos del lado p se inyecten a través de la unión. En la región activa, estos electrones y huecos se encuentran y se recombinan. Cada evento de recombinación provoca que un electrón caiga a un nivel de energía inferior, liberando energía. Esta energía puede disiparse como calor (recombinación no radiativa) o emitirse como un fotón de luz (recombinación radiativa). La clave para un LED eficiente es maximizar la recombinación radiativa. Esto se logra típicamente utilizando semiconductores de banda prohibida directa, donde el momento del electrón y del hueco se conserva durante la recombinación, lo que permite la emisión directa de un fotón.

UNESCO Nomenclature: 2211
- Física del estado sólido

Tipo

Dispositivo físico

Ruptura

Fundacional

Uso

Uso generalizado

Precursores

  • descubrimiento de semiconductores
  • Desarrollo de la teoría de la unión pn por William Shockley
  • teoría cuántica de sólidos y bandas de energía
  • invention of the point-contact transistor
  • Primeras observaciones de la emisión de luz del carburo de silicio realizadas por H.J. Round en 1907.

Aplicaciones

  • luces indicadoras
  • iluminación de estado sólido
  • comunicación por fibra óptica
  • mandos a distancia
  • pantallas de siete segmentos

Patentes:

  • US2569347A

Ideas para posibles innovaciones

  • bio-integrated leds for optogenetic stimulation in neural tissue
  • li-fi (light fidelity) systems for high-speed wireless data communication
  • wearable sensors that use led spectroscopy to monitor blood glucose non-invasively
  • smart dust with micro-leds for environmental sensing networks
  • plant-specific photosynthetic leds that adapt their spectrum to a plant’s growth stage
  • led-based water purification systems using deep-UV emission
  • quantum dot color-converted micro-leds for hyper-realistic displays
  • flexible, transparent led films for heads-up displays on windows
  • leds integrated into textiles for safety and communication
  • single-photon source leds for quantum cryptography applications
Relacionado con: unión pn, electroluminiscencia, semiconductor, recombinación radiativa, polarización directa, diodo, banda prohibida, física del estado sólido, par electrón-hueco, dopaje.

Contexto histórico

Electroluminiscencia de unión PN

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1927
1927
1930
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1925
1926
1927
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1930
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1931

(Si la fecha es desconocida o no es relevante, por ejemplo "mecánica de fluidos", se proporciona una estimación redondeada de su aparición notable)

décimo año aniversario

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