Главная » Источники света » Принцип работы светодиода и история его создания

Принцип работы светодиода и история его создания

Как работает светодиод

Светодиод или светоизлучающий диод — это в первую очередь диод, то есть электронное устройство с двумя выводами (или электродами), которое позволяет току в электрической цепи течь только в одном направлении — от одного электрода, называемого катодом, к другому — аноду. Но никак не наоборот. Основа современных светодиодов — кристалл кремния, являющийся полупроводником. Так что светодиод, выходит, к тому же не просто так диод, а полупроводниковый. Дело в том, что когда-то давно первые диоды были совсем не такими, а больше похожими на лампы. Фактически они и являлись лампами.

Внутри у диода имеются два слоя полупроводника, и оба вывода — анод и катод — подключены каждый к своему слою, которые называются p (от слова positive — положительный) и n (от слова negative — отрицательный).

В слое n имеется много свободных электронов — отрицательно заряженных частиц, а слой p богат дырками. Да, именно так в электронике принято называть положительно заряженные ионы.

Интерфейс между этими слоями называется p-n-переходом или электронно-дырочным переходом. Там и происходит весь экшн. У кучи электронов появляется непреодолимое желание воссоединиться с многочисленными дырками, которое они тут же немедленно реализуют.

Светодиоды

Свет — людям, дырки — электронам

Как светодиод излучает свет

Свойства и характеристики диода можно изменять, добавляя в полупроводник различные примеси и назвав этот процесс благородным словом «легирование». Именно так можно заставить диод не просто работать как клапан, а излучать видимый свет или невидимый — инфракрасный и ультрафиолет. Или даже вовсе ничего не излучать, а, наоборот, — реагировать на свет. Такой нетрадиционный светодиод называется фотодиодом.

Например, чтобы переключить канал, вы нажимаете кнопку на пульте, инфракрасный светодиод которого посылает луч на фотодиод телевизора.

История создания светодиода

Как мы уже говорили, диоды используются очень давно — с конца XIX века, когда они еще представляли собой тускло светящиеся стеклянные колбы. Но первый полупроводниковый диод, излучаюший видимый свет, появился только в 1962 году. Свет был красным. Через пять лет он стал зеленым, а еще желтым и оранжевым. Для получения белого света не хватало только нормального синего светодиода. Не хватало еще очень долго — первый успешный образец светодиода, светящего синим светом, был продемонстрирован только в 1993 году.

Нобелевская премия за синий светодиод

В 2014 году трое ученых — Исаму Акасаки (Isamu Akasaki), Хироси Амано (Hiroshi Amano) и Сюдзи Накамура (Shuji Nakamura) — разработавших первый синий светодиод, были удостоены Нобелевской премии по физике. Хоть их изобретение было достаточно сложным для массового производства, оно открыло человечеству дверь в новую эру в истории освещения.