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Eletroluminescência da junção PN

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

(Imagem gerada apenas para fins ilustrativos)

A light-emitting diode is a semicondutor 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.

O princípio fundamental de um LED reside na mecânica quântica de uma junção pn semicondutora. Um semicondutor é "dopado" com impurezas para criar dois tipos de regiões: tipo n, com excesso de elétrons livres, e tipo p, com excesso de "lacunas" de elétrons. Onde essas duas regiões se encontram, forma-se uma zona de depleção, criando uma barreira de energia potencial que impede o fluxo de corrente sob polarização zero.

Quando uma tensão direta é aplicada, ela diminui essa barreira de potencial, permitindo que elétrons do lado n e lacunas do lado p sejam injetados através da junção. Na região ativa, esses elétrons e lacunas se encontram e recombinam. Cada evento de recombinação faz com que um elétron caia para um nível de energia mais baixo, liberando energia. Essa energia pode ser dissipada como calor (recombinação não radiativa) ou emitida como um fóton de luz (recombinação radiativa). A chave para um LED eficiente é maximizar a recombinação radiativa. Isso geralmente é alcançado usando semicondutores de banda proibida direta, onde o momento do elétron e da lacuna é conservado durante a recombinação, permitindo que um fóton seja emitido diretamente.

UNESCO Nomenclature: 2211
Física do estado sólido

Tipo

Dispositivo físico

Interrupção

Fundamentais

Uso

Uso generalizado

Precursores

  • descoberta de semicondutores
  • Desenvolvimento da teoria da junção pn por William Shockley
  • Teoria quântica de sólidos e bandas de energia
  • invention of the point-contact transistor
  • primeiras observações da emissão de luz do carbeto de silício por HJ Round em 1907

Aplicações

  • luzes indicadoras
  • iluminação de estado sólido
  • comunicação por fibra óptica
  • controles remotos
  • displays de sete segmentos

Patentes:

  • US2569347A

Ideias de Inovação Potencial

  • bio-integrated leds for optogenetic stimulation in neural tissue
  • li-fi (light fidelity) systems for high-speed wireless data communication
  • vestível 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 a: junção pn, eletroluminescência, semicondutor, recombinação radiativa, polarização direta, diodo, banda proibida, física do estado sólido, par elétron-buraco, dopagem.

Contexto histórico

Eletroluminescência da junção PN

1926
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1927
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1930
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1925
1926
1927
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1930
1930
1930
1931

(Caso a data seja desconhecida ou irrelevante, por exemplo, "mecânica dos fluidos", é fornecida uma estimativa aproximada de seu surgimento notável)

10º ano aniversário

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