¿Cómo emite luz un chip LED?

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Tabla de contenido

1. ¿Cómo funcionan los chips LED?
2. Factores que afectan la eficiencia de los chips LED

1. ¿Cómo funcionan los chips LED?

El principio de funcionamiento de los chips LED se basa en las características de los materiales semiconductores, que generan la energía de los fotones mediante la recombinación electrón-agujero bajo voltaje aplicado. Llevarlo a comprender los chips LED: tecnología, aplicación y desarrollo.

Específicamente, el proceso de funcionamiento de los chips LED es el siguiente:

Dentro del chip LED, se forma una unión PN al combinar semiconductores de tipo P y tipo N.
Cuando se aplica un voltaje externo a la unión PN, los electrones fluyen desde el semiconductor de tipo N hacia el semiconductor de tipo P, mientras que los huecos fluyen desde el semiconductor de tipo P hacia el semiconductor de tipo N.
Los electrones y los huecos se recombinan cerca de la unión PN, liberando la energía de los fotones.
La longitud de onda de los fotones determina el color de la luz.

2. Los factores que afectan la eficiencia de los chips LED incluyen:

Características de los materiales semiconductores
Estructura de la unión PN
Magnitud del voltaje aplicado

a. Características de los materiales semiconductores

Los materiales semiconductores se refieren a materiales que conducen electricidad entre conductores e aislantes a temperatura ambiente. Las características de los materiales semiconductores incluyen principalmente:

Conductividad: La conductividad de los materiales semiconductores se encuentra entre la de los conductores y los aislantes, y su resistividad varía con la temperatura.
Estructura de bandas: La estructura de bandas de los materiales semiconductores consiste en una banda de valencia y una banda de conducción. La banda de valencia es el nivel de energía que los electrones pueden ocupar, mientras que la banda de conducción es el nivel de energía que los electrones no pueden ocupar.
Portadores de carga: Hay dos tipos de portadores de carga en los materiales semiconductores: los electrones y los huecos. Los electrones son portadores de carga con cargas negativas, mientras que los huecos son portadores de carga con cargas positivas.
Dopaje: Los materiales semiconductores pueden modificar su conductividad mediante dopaje, que implica la introducción de átomos de un elemento en el cristal de otro elemento.

b. Estructura de la unión PN

La unión PN es una estructura formada por la combinación de semiconductores de tipo P y de tipo N. El semiconductor de tipo P contiene una gran cantidad de huecos, mientras que el semiconductor de tipo N contiene una gran cantidad de electrones.

En la interfaz de la unión PN, se forma una región de carga espacial debido a la difusión de los electrones y los huecos. No hay portadores de carga libres en la región de carga espacial, por lo que tiene una resistividad alta.

c. Magnitud del voltaje aplicado

Polarización directa: Cuando se aplica un voltaje en polarización directa, los electrones fluyen desde el semiconductor de tipo N hacia el semiconductor de tipo P, y los huecos fluyen desde el semiconductor de tipo P hacia el semiconductor de tipo N. Cuanto mayor sea el voltaje de polarización directa, mayor será la corriente que atraviesa la unión PN, y por lo tanto, más luz se genera.

Polarización inversa: Cuando se aplica un voltaje en polarización inversa, los electrones fluyen desde el semiconductor de tipo P hacia el semiconductor de tipo N, y los huecos fluyen desde el semiconductor de tipo N hacia el semiconductor de tipo P. Cuanto mayor sea el voltaje de polarización inversa, menor será la corriente que atraviesa la unión PN, lo que resulta en menos luz generada.

Ruptura: Cuando el voltaje aplicado supera un valor determinado, la unión PN experimenta una ruptura y la corriente que atraviesa la unión PN aumenta repentinamente. La ruptura puede dañar los chips LED.

Por lo tanto, al usar chips LED, se debe prestar atención a la magnitud del voltaje aplicado para evitar dañar los chips LED. ¿Entiendes la diferencia entre los chips LED CSP y COB?

Resumen

Las características de los materiales semiconductores, la estructura de la unión PN y la magnitud del voltaje aplicado son factores importantes que afectan el funcionamiento de los chips LED. Comprender estos factores puede ayudar a utilizar mejor los chips LED.