Светлећа диода

Из Википедије, слободне енциклопедије
Црвена, плава и зелена светлећа диода

LED, односно светлећа диода (енгл. LED; Light-emiting diode) је посебна врста полупроводничке диоде која емитује светлост када је пропусно поларисана, тј. када кроз њу тече струја.[1][2][3]

Фотони светла се емитује приликом рекомбинације пара електрон-шупљина. Такво својство имају полупроводници:

1955. године, Рубин Браунстин из Америчке радио корпорације први је дао извештаје о инфрацрвеној емисији светлости галијум-арсенида (GaAs).

Научници Тексас инструментса, Боб Бајард и Гари Питман, 1961. године открили су да галијум-арсенид пушта светло када има електричне струје, након чега су пријавили патент на инфрацрвену диоду. Ник Холоњак млађи из Џенерал електрика први је пронашао видљиви спектар светлеће диоде. Боја емитованог светла зависи од врсте полупроводоника, као и од примеса у њему, и варира од инфрацрвеног до ултраљубичастог дела спектра.[4]

Историја[уреди]

Зелена електролуминисценција на месту контакта са кристалом силицијум карбида је понављање Раундовог експеримента из 1907.

Електролуминисценција је феномен који је 1907. открио британски истраживач Х. Џ. Раунд док је радио за компанију Маркони, користећи кристал силицијум карбида и кристални детектор.[5][6] Рус Олег Лосев је 1927. пријавио израду прве светлеће диоде.[7] Његова истраживања су објављена у совјетским, немачким и британским научним журналима, али неколико деценија није било практичне користе од његовог проналаска.[8][9] Рубин Браунстејн[10] из Радио корпорација Америке је 1955. пријавио инфрацрвено зрачење од галијум арсенидa (GaAs) и других полупроводничких легура.[11] Браунстејн је примето инфрацрвено зрачење које су емитовале просте диоде које су користиле легуре галијум антимонида (GaSb), GaAs, индијум фосфида (InP) и силицијум-германијума (SiGe) на собној температури и на 77 K.

Амерички истраживачи Џејмс Р. Бајард и Гари Питман су 1961 открили, радећи за Тексас инструмент,[12] да GaAs емитује инфрацрвено зрачење када се прикључи у електрично коло. Њих двојица су успели да докажу првенство свог народа на оснву инжењерских белешки и добили су први амерички патент за светлећу диоду (иако је емитована светост била инфрацрвена).

Прву практичну светлећу диоду у видљивом делу спектра (црвену) је 1962. развио Ник Холоњак, док је радио за Џенерал електрик.[13] Холоњак је први пут пријавио своје откриће у журналу Applied Physics Letters 1. децембра 1962.[14] Холоњак се сматра „оцем светлеће диоде“.[15] М. Џорџ Крофорд,[16] бивши Холоњаков студент, је 1972. изумео прву жуту светлећу диоду и за око десет пута побољшао сјајност црвених и цврвенкасто-наранџастих светлећих диода.[17] Т. П. Персал је 1976. створио прву светлећу диоду високе ефикасности за комуникацију оптичким влакнима изумевши нове полупроводничке материјали посебно прилагођене таласним дужинама комуникације оптичким влакнима.[18]

Технологија[уреди]

Пресек светлеће диоде, где се горе налази шема, а доле The inner workings of an LED, showing circuit (top) and band diagram (bottom)
I-V diagram for a diode. An LED will begin to emit light when the on-voltage is exceeded. Typical on voltages are 2–3 volts.

Принцип рада[уреди]

Светлећа диода се састоји од чипа направљеног ог полупроводног материјала који је допиран нечистоћама како би се направио p-n спој. Као и код обичних диода, електрична струја тече од p-стране или аноде ка n-страни или катоди, али не и у супротном смеру. Носиоци налектрисања, електрони и шупљине теку у спој са електрода између којих постоји електрични напон. Када се електрон судари са шупљином, он пада на нижи енергетски ниво и ослобађа енергију у виду фотона.

Таласна дужина емитоване светлости, а тиме и њена боја, зависи од енергетске баријере материјала који чине p-n спој. Код силицијумских и германијумских диода, електрони и шупљине се рекомбинују не-зрачећом транзицијом, која не даје видљиву емисију, јер су они материјали са индиректном енергетском баријером. Материјали који се користе за израду светелћих диода имају директну енергетску баријеру са енергијама које одговарају скоро инфрацрвеној, видљивој и скоро-ултраљубичастој светлости.

Развој светлећих диода је започео са диодама од галијум арсенида које су емитовала инфрацрвену и црвену светлост. Напредак у науци о материјалима је омогућио израду диода са све краћим таласним дужинама, које су емитовале светлост разних боја.

Референце[уреди]

  1. ^ Moreno, Ivan; Sun, Ching-Cherng (2008). „Modeling the radiation pattern of LEDs“. Optics Express 16 (3): 1808-19. Bibcode 2008OExpr..16.1808M. DOI:10.1364/OE.16.001808. PMID 18542260. 
  2. ^ H. J. Round (1907). „A Note on Carborundum“. Electrical World 19: 309. 
  3. ^ Margolin J. The Road to the Transistor. 
  4. ^ „Inventor of long-lasting, low-heat light source“. Massachusetts Institute of Technology. WASHINGTON, D.C.. 21. 4. 2004. Приступљено 21. 12. 2011.. 
  5. ^ Round, H. J. (1907). „A Note on Carborundum“. Electrical World 19: 309. 
  6. ^ Margolin J. The Road to the Transistor. jmargolin.com. 
  7. ^ Losev, O. V. (1927). Telegrafiya i Telefoniya bez Provodov 44: 485-494. 
  8. ^ Zheludev, N. (2007). „The life and times of the LED: a 100-year history“ (free-download PDF). Nature Photonics 1 (4): 189-192. Bibcode 2007NaPho...1..189Z. DOI:10.1038/nphoton.2007.34. 
  9. ^ Lee (2004), стр. 20.
  10. ^ Rubin Braunstein. physics.ucla.edu
  11. ^ Braunstein, Rubin (1955). „Radiative Transitions in Semiconductors“. Physical Review 99 (6): 1892. Bibcode 1955PhRv...99.1892B. DOI:10.1103/PhysRev.99.1892. 
  12. ^ „The first LEDs were infrared (invisible)“. The Quartz Watch. The Lemelson Center Приступљено 13. 8. 2007.. 
  13. ^ „Nick Holonyak, Jr. 2004 Lemelson-MIT Prize Winner“. Lemenson-MIT Program Приступљено 13. 8. 2007.. 
  14. ^ Holonyak Nick; Bevacqua, S. F. (December 1962). „Coherent (Visible) Light Emission from Ga(As1−x Px) Junctions“. Applied Physics Letters 1 (4): 82. Bibcode 1962ApPhL...1...82H. DOI:10.1063/1.1753706. 
  15. ^ Wolinsky, Howard (5. 2. 2005.). „U. of I.'s Holonyak out to take some of Edison's luster“. Chicago Sun-Times. Archived from the original on 28. 2. 2008. Приступљено 29. 7. 2007.. 
  16. ^ Perry, T.S. (1995). „M. George Craford [biography]“. IEEE Spectrum 32 (2): 52-55. DOI:10.1109/6.343989. 
  17. ^ „Brief Biography — Holonyak, Craford, Dupuis“ (PDF). Technology Administration Приступљено 30. 5. 2007.. 
  18. ^ Pearsall, T. P.; Miller, B. I.; Capik, R. J.; Bachmann, K. J. (1976). „Efficient, Lattice-matched, Double Heterostructure LEDs at 1.1 mm from GaxIn1-xAsyP1-y by Liquid-phase Epitaxy“. Appl. Phys. Lett. 28 (9): 499. Bibcode 1976ApPhL..28..499P. DOI:10.1063/1.88831. 

Литература[уреди]

Спољашње везе[уреди]