Diodo Emisor De Luz, LED: ¿Cómo Funciona Un LED?

La tecnología LED se da por sentada ya que los LED son de uso generalizado. Sin embargo, la tecnología y los materiales utilizados son clave para entender cómo funciona un LED.

Aunque la unión básica del PN ha estado en uso por muchos años, no fue hasta 1962 que el LED fue desarrollado y su acción comenzó a ser entendida.

Tecnología LED: cómo funciona un LED

El LED es una forma especializada de unión PN que utiliza una unión compuesta. El material semiconductor utilizado para la unión debe ser un semiconductor compuesto. Los materiales semiconductores comúnmente usados, incluyendo el silicio y el germanio, son elementos simples y la unión hecha de estos materiales no emite luz.

En cambio, los semiconductores compuestos, incluidos el arseniuro de galio, el fosfuro de galio y el fosfuro de indio, son semiconductores compuestos y las uniones hechas de estos materiales sí emiten luz.

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Estos semiconductores compuestos se clasifican por las bandas de valencia que ocupan sus componentes. En el caso del arseniuro de galio, el galio tiene una valencia de tres y el arsénico una valencia de cinco y esto es lo que se denomina un semiconductor del grupo III-V y hay varios otros semiconductores que encajan en esta categoría. También es posible tener semiconductores que se forman a partir de materiales del grupo III-V.

El diodo emisor de luz emite luz cuando está sesgado hacia adelante. Cuando se aplica un voltaje a través de la unión para hacerla avanzar, la corriente fluye como en el caso de cualquier unión PN.

Los agujeros de la región de tipo p y los electrones de la región de tipo n entran en la unión y se recombinan como un diodo normal para permitir que la corriente fluya. Cuando esto ocurre se libera energía, parte de la cual se encuentra en forma de fotones de luz.

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Se encuentra que la mayoría de la luz se produce desde el área de la unión más cercana a la región de tipo P. Como resultado, el diseño de los diodos está hecho de tal manera que esta área se mantiene tan cerca de la superficie del dispositivo como sea posible para asegurar que la cantidad mínima de luz sea absorbida en la estructura.

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Para producir luz que pueda ser vista, la unión debe ser optimizada y se deben elegir los materiales correctos. El arseniuro de galio puro libera energía en la porción leída del espectro. Para llevar la emisión de luz al extremo rojo visible del espectro, se añade aluminio al semiconductor para obtener arseniuro de galio-aluminio (AlGaAs).

También se puede añadir fósforo para dar luz roja. Para otros colores se utilizan otros materiales. Por ejemplo, el fosfuro de galio da luz verde y el fosfuro de galio-indio-aluminio se utiliza para la luz amarilla y naranja. La mayoría de los LEDs se basan en semiconductores de galio.

Materiales de los LED y colores de la luz

LONGITUD DE ONDA RANGO (NM)	Color	VF @ 20MA	MATERIAL
< 400	Ultravioleta	3.1 - 4.4	Nitruro de aluminio (AlN) Nitruro de aluminio y galio (AlGaN) Nitruro de aluminio, galio e indio (AlGaN)
400 - 450	Violeta	2.8 - 4.0	Nitruro de galio de indio (InGaN)
450 - 500	Azul	2.5 - 3.7	Nitruro de galio de indio (InGaN) Carburo de silicio (SiC)
500 - 570	Verde	1.9 - 4.0	Fosfuro de galio (GaP) Fosfuro de aluminio, galio e indio (AlGaInP) Fosfuro de aluminio y galio (AlGaP)
570 - 590	Amarillo	2.1 - 2.2	Fosfuro de galio arseniuro (GaAsP) Fosfuro de aluminio, galio e indio (AlGaInP) Fosfuro de galio (GaP)
590 - 610	Naranja / ámbar	2.0 - 2.1	Fosfuro de galio arseniuro (GaAsP) Fosfuro de aluminio, galio e indio (AlGaUInP) Fosfuro de galio (GaP)
610 - 760	Rojo	1.6 - 2.0	Arseniuro de aluminio y galio (AlGaAs) Fosfuro de galio arseniuro (GaAsP) Fosfuro de aluminio, galio e indio (AlGaInP) Fosfuro de galio (GaP)
> 760	Infrarrojo	< 1.9	Arseniuro de galio (GaAs) Arseniuro de aluminio y galio (AlGaAs)

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