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Électroluminescence de la jonction PN

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

(Image générée à titre d'illustration uniquement)

Une diode électroluminescente (DEL) est une jonction pn semi-conductrice. Lorsqu'une tension directe appropriée est appliquée, des électrons provenant de la zone n et des trous provenant de la zone p sont injectés dans la zone de déplétion. Leur recombinaison libère de l'énergie. Dans les semi-conducteurs à bande interdite directe, cette énergie est efficacement émise sous forme de photons, un phénomène appelé électroluminescence.

Le principe fondamental d'une LED repose sur la mécanique quantique d'une jonction pn semi-conductrice. Un semi-conducteur est dopé avec des impuretés pour créer deux types de régions : de type n, avec un excès d'électrons libres, et de type p, avec un excès de trous d'électrons. À l'intersection de ces deux régions, une zone de déplétion se forme, créant une barrière de potentiel qui empêche le passage du courant en l'absence de polarisation.

Lorsqu'une tension directe est appliquée, elle abaisse la barrière de potentiel, permettant l'injection d'électrons du côté n et de trous du côté p à travers la jonction. Dans la région active, ces électrons et trous se rencontrent et se recombinent. Chaque recombinaison provoque la descente d'un électron à un niveau d'énergie inférieur, libérant ainsi de l'énergie. Cette énergie peut être dissipée sous forme de chaleur (recombinaison non radiative) ou émise sous forme de photon (recombinaison radiative). L'efficacité d'une LED repose sur la maximisation de la recombinaison radiative. Ceci est généralement obtenu grâce à l'utilisation de semi-conducteurs à bande interdite directe, où la quantité de mouvement de l'électron et du trou est conservée lors de la recombinaison, permettant ainsi l'émission directe d'un photon.

UNESCO Nomenclature: 2211
- Physique de l'état solide

Taper

Dispositif physique

Perturbation

Fondamentaux

Usage

Utilisation généralisée

Précurseurs

  • découverte des semi-conducteurs
  • Développement de la théorie de la jonction pn par William Shockley
  • théorie quantique des solides et des bandes d'énergie
  • invention du transistor à contact ponctuel
  • premières observations de l'émission de lumière du carbure de silicium par HJ Round en 1907

Applications

  • voyants
  • éclairage à semi-conducteurs
  • communication par fibre optique
  • télécommandes
  • affichages à sept segments

Brevets:

  • US2569347A

Idées d'innovations potentielles

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En lien avec : jonction pn, électroluminescence, semi-conducteur, recombinaison radiative, polarisation directe, diode, bande interdite, physique du solide, paire électron-trou, dopage.

Contexte historique

Électroluminescence de la jonction PN

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

(si la date est inconnue ou non pertinente, par exemple « mécanique des fluides », une estimation arrondie de son émergence notable est fournie)

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