Diodo Emissor de Luz, LED: Como Funciona um LED
A tecnologia de semicondutores e os materiais utilizados são a chave para entender como um LED funciona.
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Tutorial de Diodo Emissor de Luz (LED) inclui:
Diodo emissor de luz | Como funciona um LED | Como um LED é feito | Especificações do datasheet do LED | Vida útil do LED | Pacotes de LED | LEDs de alta potência / brilho | Tecnologia de iluminação LED | Diodos emissores de luz orgânicos, OLEDs
Tutorial de Diodo Inclui:
Tipos de diodos | Especificações e classificações de diodos
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A tecnologia LED é um dado adquirido, uma vez que os LEDs estão em uso generalizado. No entanto, a tecnologia e os materiais utilizados são fundamentais para compreender o funcionamento de um LED.
Embora a junção PN básica tenha sido usada por muitos anos, somente em 1962 o LED foi desenvolvido e sua ação começou a ser compreendida.
Tecnologia LED: como funciona um LED
O LED é uma forma especializada de junção PN que usa uma junção composta. O material semicondutor usado para a junção deve ser um semicondutor composto. Os materiais semicondutores comumente usados, incluindo silício e germânio, são elementos simples e as junções feitas desses materiais não emitem luz. Em vez disso, semicondutores compostos, incluindo arsenieto de gálio, fosfeto de gálio e fosfeto de índio, são semicondutores compostos e as junções feitas desses materiais emitem luz.
Esses semicondutores compostos são classificados pelas bandas de valência que seus constituintes ocupam. Para o arseneto de gálio, o gálio tem uma valência de três e o arsênico uma valência de cinco e isso é chamado de semicondutor do grupo III-V e há vários outros semicondutores que se enquadram nessa categoria. Também é possível ter semicondutores formados a partir de materiais do grupo III-V.
O diodo emissor de luz emite luz quando é polarizado diretamente. Quando uma tensão é aplicada na junção para torná-la polarizada diretamente, a corrente flui como no caso de qualquer junção PN. Buracos da região do tipo p e elétrons da região do tipo n entram na junção e se recombinam como um diodo normal para permitir que a corrente flua. Quando isso ocorre, a energia é liberada, parte da qual está na forma de fótons de luz.
Verificou-se que a maior parte da luz é produzida a partir da área da junção mais próxima da região do tipo P. Como resultado, o design dos diodos é feito de forma que esta área seja mantida o mais próximo possível da superfície do dispositivo para garantir que a quantidade mínima de luz seja absorvida na estrutura.
Para produzir luz visível, a junção deve ser otimizada e os materiais corretos devem ser escolhidos. O arsenieto de gálio puro libera energia na porção de leitura infravermelha do espectro. Para trazer a emissão de luz para a extremidade vermelha visível do espectro, o alumínio é adicionado ao semicondutor para fornecer arsenieto de gálio e alumínio (AlGaAs). Fósforo também pode ser adicionado para dar luz vermelha. Para outras cores são utilizados outros materiais. Por exemplo, fosforeto de gálio dá luz verde e fosfeto de gálio e índio alumínio é usado para luz amarela e laranja. A maioria dos LEDs são baseados em semicondutores de gálio.
Materiais LED e cores claras
| FAIXA DE COMPRIMENTO DE ONDA (NM) | COR | VF @ 20MA | MATERIAL |
|---|---|---|---|
| < 400 | Ultravioleta | 3.1 – 4.4 | Nitreto de alumínio e gálio (AlN) Nitreto de alumínio e gálio (AlGaN) Nitreto de alumínio e gálio e índio (AlGaInN) |
| 400 – 450 | Tolet | 2,8 – 4,0 | Nitreto de índio e gálio (InGaN) |
| 450 – 500 | Azul | 2,5 – 3,7 | Nitreto de índio e gálio (InGaN) Carboneto de silício (SiC) |
| 500 – 570 | Verde | 1,9 – 4,0 | Fosforeto de gálio (GaP) Fosforeto de gálio e alumínio e índio (AlGaInP) Fosforeto de gálio e alumínio (AlGaP) |
| 570 – 590 | Amarelo | 2.1 – 2.2 | Fosforeto de arsenieto de gálio (GaAsP) Fosforeto de gálio e alumínio e índio (AlGaInP) Fosforeto de gálio (GaP) |
| 590 – 610 | Laranja / âmbar | 2,0 – 2,1 | Fosforeto de arsenieto de gálio (GaAsP) Fosforeto de gálio e alumínio e índio (AlGaUInP) Fosforeto de gálio (GaP) |
| 610 – 760 | Vermelho | 1,6 – 2,0 | Arseneto de gálio e alumínio (AlGaAs) Fosfeto de arseneto de gálio (GaAsP) Fosfeto de gálio e alumínio e índio (AlGaInP) Fosfeto de gálio (GaP) |
| > 760 | Infravermelho | < 1,9 | Arseneto de gálio (GaAs) Arseneto de gálio e alumínio (AlGaAs) |
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