Светодиод , полностью излучающий свет , в электронике , полупроводниковое устройство , излучающее инфракрасный или видимый свет при зарядке электрическим током . Видимые светодиоды используются во многих электронных устройствах в качестве индикаторных ламп, в автомобилях в качестве фонарей заднего стекла и стоп-сигналов, а также на рекламных щитах и ​​знаках в виде буквенно-цифровых дисплеев или даже полноцветных плакатов. Инфракрасные светодиоды используются в автофокусных камерах и телевизионных пультах дистанционного управления, а также в качестве источников света в волоконно-оптических телекоммуникационных системах.

Знакомая лампочка излучает свет за счет накаливания - явления, при котором нагрев проволочной нити электрическим током заставляет проволоку излучать фотоны, основные энергетические пакеты света. Светодиоды работают за счет электролюминесценции - явления, при котором излучение фотонов вызывается электронным возбуждением материала. В светодиодах чаще всего используется материал арсенид галлия , хотя существует множество вариантов этого основного соединения , например, арсенид алюминия-галлия или фосфид алюминия-галлия-индия. Эти соединения являются членами так называемой группы полупроводников III-V, то есть соединения, состоящие из элементов, перечисленных в столбцах III и V периодической таблицы . Изменяя точный состав из полупроводника длина волны (и, следовательно, цвет) излучаемого света может быть изменена. Излучение светодиодов обычно находится в видимой части спектра (т. Е. С длинами волн от 0,4 до 0,7 микрометра) или в ближнем инфракрасном диапазоне (с длинами волн от 0,7 до 2,0 микрометров). Яркость света, наблюдаемого от светодиода, зависит от мощности, излучаемой светодиодом, и от относительной чувствительности глаза на излучаемой длине волны. Максимальная чувствительность достигается при 0,555 мкм, что находится в желто-оранжевой и зеленой области. Приложенное напряжение в большинстве светодиодов довольно низкое, в районе 2,0 вольт; ток зависит от области применения и колеблется от нескольких миллиампер до нескольких сотен миллиампер.

Термин диод относится к двухполюсной структуре светоизлучающего устройства. В фонарике, например, нить накала подключается к батарее через две клеммы : один (анод) несет отрицательный электрический заряд, а другой (катод) - положительный. В светодиодах, как и в других полупроводниковых устройствах, таких как транзисторы , «выводы» на самом деле представляют собой два полупроводниковых материала разного состава и электронных свойств, соединенных вместе, чтобы сформировать переход. В одном материале (отрицательный полупроводник или n- тип) носителями заряда являются электроны, а в другом (положительный полупроводник или p- тип) носителями заряда являются «дырки», созданные отсутствием электронов. Под действием электрического поля (питаемого батареей, например, когда светодиод включен), ток может протекать черезp - n переход, обеспечивающий электронное возбуждение, вызывающее люминесценцию материала.

В типичной светодиодной структуре прозрачный эпоксидный купол служит структурным элементом, удерживающим вместе выводную рамку, линзой для фокусировки света и согласованием показателя преломления, позволяющим большему количеству света выходить из светодиодного кристалла . Чип, обычно размером 250 × 250 × 250 микрометров, устанавливается в отражающий стакан, сформированный в выводной рамке. Р - п -типа GaP: N слои представляют собой азот , добавленный к фосфид галлия , чтобы дать зеленое излучение; р - п - типа GaAsP: N слои представляют собой азот , добавленный к арсенид галлия , фосфид , чтобы дать оранжевый и желтый излучение; и п-тип GaP: слой Zn, O представляет собой цинк и кислород, добавленные к фосфиду галлия для получения красного свечения. Еще два усовершенствования, разработанные в 1990-х годах, - это светодиоды на основе фосфида алюминия, галлия и индия, которые эффективно излучают свет от зеленого до красно-оранжевого, а также светодиоды с синим светом на основе карбида кремния или нитрида галлия. Синие светодиоды можно комбинировать в кластере с другими светодиодами для получения всех цветов, включая белый, для полноцветных движущихся дисплеев.


Любой светодиод может использоваться в качестве источника света для волоконно-оптической системы передачи на короткие расстояния, то есть на расстоянии менее 100 метров (330 футов). Однако для оптоволоконной оптики дальнего действия характеристики излучения источника света выбираются таким образом, чтобы соответствовать свойствам передачи оптического волокна, и в этом случае инфракрасные светодиоды лучше подходят, чем светодиоды видимого света. Стеклянные оптические волокна имеют самые низкие потери при передаче в инфракрасной области на длинах волн 1,3 и 1,55 мкм. Чтобы соответствовать этим свойствам пропускания, используются светодиоды, которые изготовлены из фосфида арсенида индия галлия, нанесенного слоем на подложку из фосфида индия. Точный состав материала может быть отрегулирован для излучения энергии с точностью 1,3 или 1,55 мкм.