Composición y funcionamiento de los LED

Existen diodos LED de varios colores, según el material con que fueron construidos. Hay de color rojo, verde, amarillo, ámbar, infrarrojo, entre muchos otros.

LED rojo: Formado por GaP, consiste en la unión p-n obtenida por la forma de crecimiento epitaxial del vidrio en su fase líquida, en un substrato.

La fuente luminosa está formada por una capa de vidrio p junto con un complejo de ZnO, cuya mayor concentración está limitada, por lo que su luminosidad se llena a muy altas densidades de corriente. Este tipo de LED funciona con bajas densidades de corriente dando una buena luminosidad, usándose como dispositivo de visualización en equipos portátiles. El formado por GaAsP consiste en una capa p obtenida por difusión de Zn durante el crecimiento de un vidrio de GaAsP, nacido en un substrato de GaAs por el sistema de crecimiento epitaxial en fase gaseosa.

En estos momentos, se emplean los LED de GaAlAs por su mayor luminosidad.

El máximo de radiación se encuentra en la longitud de onda de 660 nm.

LED anaranjado y amarillo: Están compuestos por GaAsP, igual que sus hermanos los rojos, pero en este caso, para conseguir luz anaranjada y amarilla, así como luz de longitud de onda más reducida, se amplía el ancho de la "banda prohibida" con el aumento de fósforo en el semiconductor. Su producción es la misma que se utiliza para los diodos rojos: por crecimiento epitaxial del vidrio en fase gaseosa, y la formación de la unión p-n se hace por difusión de Zn.

Como novedad a destacar en estos LED, se mezcla el área emisora con una trampa isoelectrónica de nitrógeno con el fin de mejorar su vida útil.

LED verde: El LED verde está compuesto por GaP. Se usa el método de crecimiento epitaxial del vidrio en fase líquida para crear la unión p-n.

Lo mismo que en los LED amarillos: también se usa una trampa isoelectrónica de nitrógeno para mejorar el rendimiento. Debido a que este tipo de LED tiene una baja probabilidad de transición fotónica, es interesante mejorar la cristalinidad de la capa n. La reducción de impurezas alarga la vida de los portadores, mejorando la cristalinidad. Su mayor emisión se consigue en la longitud de onda de 555 nm.

El funcionamiento físico consiste en que, en los materiales semiconductores, un electrón al pasar de la banda de conducción a la de valencia pierde energía; esta energía perdida se manifiesta en forma de un fotón desprendido, con una amplitud, una directriz y una fase aleatoria. Que esa energía se disipe en calor, por ejemplo, va a depender en principio del tipo de material semiconductor.

Al polarizar en directo un diodo LED encontramos que por la unión p-n están inyectados vacíos en el material tipo n y electrones en el material tipo p. O sea, los vacíos de la zona p se desplazan hacia la zona n y los electrones de la zona n hacia la zona p, produciéndose así una inyección de portadores minoritarios.

Ambos desplazamientos de cargas forman la corriente que fluye por el diodo. Si los electrones y huecos están en la misma región, pueden recombinarse; es decir, los electrones pueden pasar a ocupar los huecos vacíos, cayendo desde un nivel energético alto a otro más bajo y estable.

Rotulos luminosos