Світлодіод , що повністю випромінює світло , в електроніці , напівпровідниковий пристрій , що випромінює інфрачервоне або видиме світло під час заряджання електричним струмом . Видимі світлодіоди використовуються в багатьох електронних пристроях як індикаторні лампи, в автомобілях як ліхтарі заднього скла і стоп-сигнали, а також на рекламних щитах і знаках у вигляді буквено-цифрових дисплеїв або навіть повнокольорових плакатів. Інфрачервоні світлодіоди використовуються в автофокусних камерах та телевізійних пультах дистанційного керування, а також як джерела світла у волоконно-оптичних телекомунікаційних системах.
Знайома лампочка випромінює світло за рахунок розжарювання – явища, при якому нагрівання дротяної нитки електричним струмом змушує дріт випромінювати фотони, основні енергетичні пакети світла. Світлодіоди працюють за рахунок електролюмінесценції – явища, при якому випромінювання фотонів викликається електронним збудженням матеріалу. У світлодіодах найчастіше використовується матеріал арсенід галію, хоча існує безліч варіантів цієї основної сполуки, наприклад, арсенід алюмінію-галію або фосфід алюмінію-галію-індії. Ці сполуки є членами так званої групи напівпровідників III-V, тобто сполуки, що складаються з елементів, перерахованих у стовпцях III та V періодичної таблиці. Змінюючи точний склад напівпровідника довжина хвилі (і, отже, колір) випромінюваного світла може бути змінена. Випромінювання світлодіодів зазвичай знаходиться у видимій частині спектру (тобто з довжинами хвиль від 0,4 до 0,7 мікрометра) або в ближньому інфрачервоному діапазоні (з довжинами хвиль від 0,7 до 2,0 мікрометрів). Яскравість світла, що спостерігається від світлодіода, залежить від потужності, що випромінюється світлодіодом, і від відносної чутливості ока на довжині хвилі, що випромінюється. Максимальна чутливість досягається при 0,555 мкм, що знаходиться в жовто-оранжевій та зеленій ділянці. Додана напруга у більшості світлодіодів досить низька, в районі 2,0 вольт; струм залежить від сфери застосування і коливається від декількох міліампер до декількох сотень міліампер.
Термін діод відноситься до двополюсної структури світловипромінюючого пристрою. У ліхтарику, наприклад, нитка напруження підключається до батареї через дві клеми: один (анод) несе негативний електричний заряд, а інший (катод) - позитивний. У світлодіодах, як і в інших напівпровідникових пристроях, таких як транзистори , «висновки» насправді є два напівпровідникові матеріали різного складу та електронних властивостей, з'єднаних разом, щоб сформувати перехід. В одному матеріалі (негативний напівпровідник або n-тип) носіями заряду є електрони, а в іншому (позитивний напівпровідник або p-тип) носіями заряду є дірки, створені відсутністю електронів. Під дією електричного поля (живиться батареєю, наприклад, коли світлодіод включений), струм може протікати через p - n перехід, що забезпечує електронне збудження, що викликає люмінесценцію матеріалу.
У типовій світлодіодній структурі прозорий епоксидний купол служить структурним елементом, що утримує разом вивідну рамку, лінзою для фокусування світла і узгодженням показника заломлення, що дозволяє більшій кількості світла виходити з світлодіодного кристала. Чіп, зазвичай розміром 250 × 250 × 250 мікрометрів, встановлюється в склянку, що відбиває, сформований у вивідній рамці. Р-п-типу GaP: N шари являють собою азот, доданий до фосфіду галію, щоб дати зелене випромінювання; р - п - типу GaAsP: N шари являють собою азот, доданий до арсенід галію, фосфід, щоб дати помаранчевий та жовтий випромінювання; та п-тип GaP: шар Zn, O являє собою цинк та кисень, додані до фосфіду галію для отримання червоного свічення. Ще два вдосконалення, розроблені в 1990-х роках, - це світлодіоди на основі фосфіду алюмінію, галію та індія, які ефективно випромінюють світло від зеленого до червоно-жовтогарячого, а також світлодіоди із синім світлом на основі карбіду кремнію або нітриду галію. Сині світлодіоди можна комбінувати в кластері з іншими світлодіодами для отримання всіх кольорів, включаючи білий, для повнокольорових дисплеїв, що рухаються.
Будь-який світлодіод може використовуватись як джерело світла для волоконно-оптичної системи передачі на короткі відстані, тобто на відстані менше 100 метрів (330 футів). Однак для оптоволоконної оптики дальньої дії характеристики випромінювання джерела світла вибираються таким чином, щоб відповідати властивостям передачі оптичного волокна, і в цьому випадку інфрачервоні світлодіоди краще підходять, ніж світлодіоди видимого світла. Скляні оптичні волокна мають найнижчі втрати при передачі інфрачервоної області на довжинах хвиль 1,3 і 1,55 мкм. Щоб відповідати цим властивостям пропускання, використовуються світлодіоди, які виготовлені з фосфіду арсеніду галія індія, нанесеного шаром на підкладку з фосфіду індія. Точний склад матеріалу може бути відрегульований для випромінюванняя енергії з точністю 1,3 або 1,55 мкм.
