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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)

Un diodo emisor de luz es una unión pn semiconductora. Al aplicar una tensión directa adecuada, los electrones del lado n y los huecos del lado p se inyectan en la región de agotamiento. Al recombinarse, se libera energía. En los semiconductores de banda prohibida directa, esta energía se emite eficientemente en forma de fotones de luz, un proceso conocido como electroluminiscencia.

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
  • invención del transistor de contacto puntual
  • 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

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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

1926
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1927
1927
1930
1930
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1925
1926
1927
1927
1930
1930
1930
1931

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

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