Светодиоды

Полупроводниковый светодиод– прибор, имеющий один или несколько p-n-переходов, предназначенных для непосредственного преобразования электрической энергии в световую.

В светодиодах излучение света связано с рекомбинацией носителей заряда при прямом включении (инжекция в соседнюю область). Рекомбинация происходит в обеднённой зоне. При рекомбинации выделяется энергия. Для того чтобы при этом происходило излучении кванта света, величина энергии должна равняться энергии кванта света. Излучение света возможно в полупроводниках с достаточно широкой запрещённой зоной. Для излучения света в видимой части спектра нужна ширина запрещённой зоны 3 эВ. В результате излучения малой энергии излучаются фононы – носители тепловой энергии, а не кванты света.

В светодиодах важной характеристикой является квантовый выход, который показывает, сколько рекомбинаций внутри полупроводника приводит к образованию квантового излучения. Для ArGa квантовый выход равен 100 %. Кроме понятия “внутренний квантовый выход” существует понятие “внешний квантовый выход”. Полупроводниковые материалы обладают большим коэффициентом преломления, поэтому большинство квантов света не излучается во внешнюю среду, а поглощается внутри полупроводника. Поэтому у светодиодов внешний квантовый выход составляет не более 10-20 % от внутреннего квантового выхода. Для увеличения внешнего квантового выхода полупроводниковые кристаллы выполняют не в виде плоской конструкции, а в виде полусферической структуры. Иногда делают внешнюю прозрачную промежуточную среду.

В полупроводниковых приборах коэффициент преломления (поглощения) значительно больше в структуре p-типа, чем в структуре n-типа.

Диоды из ArGa позволяют создавать светодиоды, работающие в спектре от инфракрасного до оранжевого излучения.

Диоды на базе фосфида галлия позволяют работать, в том числе, и в зелёной области.

Светодиоды выполняются в виде отдельных приборов, а также несколько светодиодов могут входить в состав более сложного прибора (т. н. матрицы светодиодов).

В светодиодах есть возможность создания светодиодных шкал.