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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)

Um diodo emissor de luz (LED) é uma junção pn semicondutora. Quando uma tensão direta adequada é aplicada, elétrons do lado n e lacunas do lado p são injetados na região de depleção. Ao se recombinarem, liberam energia. Em semicondutores de banda proibida direta, essa energia é emitida eficientemente como fótons de luz, um processo conhecido como eletroluminescência.

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
  • invenção do transistor de contato pontual
  • 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

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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
1926
1927
1927
1930
1930
1930
1925
1926
1927
1927
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)

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