Le dispositif et le principe de fonctionnement des LED. Schéma, description

ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE
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LED. La conception et le principe de fonctionnement des LED. Encyclopédie de la radioélectronique et de l'électrotechnique

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Diode électro-luminescente (en abrégé LED - diode électroluminescente, dans la version anglaise LED - duods électroluminescents) est un dispositif semi-conducteur avec une jonction pn électron-trou ou un contact métal-semi-conducteur qui génère (lorsqu'un courant électrique le traverse) optique ( visible, UV, IR).

Rappelons qu'une jonction pn est un « élément constitutif » de l'électronique semi-conductrice, représentant deux morceaux de semi-conducteur avec différents types de conductivité connectés entre eux (l'un avec un excès d'électrons - « type n », le second avec un excès de trous - "type p"). Si une « polarisation directe » est appliquée à la jonction pn, c'est-à-dire qu'une source de courant électrique est connectée avec un plus à la partie p, alors le courant la traversera.

Nous nous intéressons à ce qui se passe après que le courant traverse la jonction pn directement polarisée, à savoir moment de recombinaison (connexion) de porteurs de charge électrique - électrons et trous, lorsque des électrons avec une charge négative « trouvent refuge » dans les ions chargés positivement du réseau cristallin d'un semi-conducteur. Il s'avère qu'une telle recombinaison peut être radiative, et au moment de la rencontre d'un électron et d'un trou, de l'énergie est libérée sous forme d'émission d'un quantum de lumière - photon.

Mais toutes les jonctions pn n'émettent pas de lumière. Pourquoi? Premièrement, la bande interdite dans la région active de la LED doit être proche de l’énergie des quanta de lumière visible. Deuxièmement, la probabilité de rayonnement lors de la recombinaison de paires électron-trou devrait être élevée. Pour ce faire, le cristal semi-conducteur doit contenir peu de défauts, grâce auxquels la recombinaison se produit sans rayonnement. Ces conditions se contredisent à un degré ou à un autre.

Mais pour remplir ces deux conditions, une seule jonction pn dans le cristal ne suffit pas. Il est nécessaire de produire des structures semi-conductrices multicouches, appelées hétérostructures. Pour l'étude de ces structures, le physicien russe Zhores Zh. I. Alferov (académicien, directeur de l'Institut de physique et de technologie A. F. Ioffe, lauréat du prix Lénine) a reçu une médaille d'or de l'American Physical Society pour ses recherches sur Ga- hétérostructures basées_1-xAl_xComme dans les années 70.

En 2000, lorsqu'il est devenu clair à quel point ces travaux étaient importants pour le développement de la science et de la technologie et combien leurs applications pratiques étaient importantes pour l'humanité, il a reçu le prix Nobel.

Auteur : Koryakin-Chernyak S.L.

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