Светодиод — это полупроводниковый прибор, который преобразует энергию электрического тока в свет. Сердцем светодиода является полупроводниковый кристалл, по структуре напоминающий многослойный торт: он формируется из тонких пленок полупроводников с разными типами проводимости — дырочной и электронной. В зонах их контакта образуются p-n-переходы. Такие многослойные конструкции называются гетероструктурами.

При прохождении электрического тока в области p-n-переходов происходит рекомбинация дырок и электронов, сопровождаемая излучением света. Это излучение может быть красным, желтым, зеленым или синим — в зависимости от состава полупроводников в гетероструктере. Гетероструктуры, состоящие из слоев нитрида галлия (GaN) с определенными примесями, излучают синий свет.

Излучающий кристалл нитрида галлия с площадками для контактных проводов в отрасли принято называть чипом. Чип является ключевым компонентом, на базе которого собирается собственно светодиод.

Чтобы получить белый свет, на чип наносят люминофор — сложную химическую субстанцию, которая возбуждается излучением, исходящим от кристалла, и испускает собственное излучение. «Кристалл покрывают слоем геля с порошком люминофора так, чтобы часть его излучения поглощалась в веществе люминофора и возбуждала его, а часть проходила сквозь люминофор свободно, — поясняет Александр Юнович, профессор физфака МГУ. — В результате смешение исходного синего свечения нитрида галлия с желтым свечением люминофора дает белый свет».

Излучающий кристалл, покрытый люминофором и снабженный электрическими контактами, помещают в корпус с встроенной оптической системой — специальной линзой, которая формирует нужный световой пучок. В современных мощных светодиодах предусмотрена также система отвода тепла от кристалла, чтобы исключить его перегрев. Теплоотводом чаще всего являются элементы корпуса диода.

Открыть в исходном размере