Светодиод — что это такое? Как изготавливается

Светодиод (cветоизлучающий диод) — это микроминиатюрный полупроводниковый источник света, в котором излучение возникает на полупроводниковом переходе в результате рекомбинации электронов и «дырок».

Рекомбинация (в полупроводниках) — это пропадение пары «электрон проводимости — другими словами «дырка» в результате плавного перехода из зоны проводимости в другую зону — валентную.

Схематический вид светодиод с «р-n» переходом:

Схематический вид светодиода с «р-n» переходом

Светодиод изготавливают из полупроводниковых материалов высокой чистоты, добавляя незначительное количество примесей.
Эти примеси создают либо избыток электронов (тип «n»), либо избыток «дырок» (тип «р»). Заряд электрона — отрицательный, а «дырки» — положительный. В месте контакта материалов «р» и «n» типов образуется полупроводниковый «р-n» переход.

Если к этому переходу приложить небольшое напряжение (несколько вольт) прямой полярности (к «n»-материалу — «минус», а к «р»-материалу — «+»), то электроны и «дырки» будут перемещаться навстречу друг другу. В зоне контакта при рекомбинации они будут испускать «фотоны».

Свечение возникает на границе полупроводников и выходит наружу в виде «фотонов» сквозь один из материалов и через зазор между ними.

Спектр излучения (длина волны) зависит от материала и вводимой примеси. Например, арсенид галлия (GaAs) дает излучение в ИК-области ( 920 н*м), а в сочетании с люминофорами удается получить красное ( 635 н*м), зеленое (535 н*м) и голубое (475 н*м) свечение.

Размеры контакта в «р-п»-переходе очень малы (10° см ), следовательно, область свечения тоже мала, что позволяет изготовить светодиод малых размеров.