Ultima edición el 16 septiembre, 2021 por JORGE CABRERA BERRÍOS
Un LED es como un diodo de unión pn normal , pero con propiedades de emisión de luz. Su construcción y funcionamiento se puede explicar de la siguiente manera.
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Funcionamiento de LED
Como un diodo ordinario, el diodo LED funciona cuando está polarizado hacia adelante. En este caso, el semiconductor tipo n está muy dopado que el tipo p que forma la unión pn. Cuando está polarizado hacia adelante, la barrera de potencial se reduce y los electrones y los huecos se combinan en la capa de agotamiento (o capa activa), la luz o los fotones se emiten o irradian en todas las direcciones. Un golpe de figura típico que muestra la emisión de luz debido a la combinación de un par de agujeros de electrones en la polarización directa.
La explicación detrás de la emisión de fotones en un diodo LED se encuentra en la teoría de la banda de energía de los sólidos. De acuerdo con esta teoría, si la combinación de agujeros de electrones dará fotones o no depende de si el material tiene una banda prohibida directa o una banda prohibida indirecta. Los materiales semiconductores que tienen una banda prohibida directa son los que emiten fotones. En un material de banda prohibida directa, la parte inferior del nivel de energía de la banda de conducción se encuentra directamente sobre el nivel de energía superior de la banda de valencia en el diagrama Energía vs Momento (vector de onda ‘k’). Cuando los electrones y el hueco se recombinan, la energía E = hν correspondiente a la brecha de energía △ (eV) se escapa en forma de energía luminosa o fotones, donde h es la constante de Planck y ν es la frecuencia de la luz.
Brecha de banda directa
Mientras que la brecha de banda indirecta es de naturaleza no radiativa, ya que la parte inferior de la banda de conducción no coincide con la parte superior de la banda de valencia y la energía correspondiente a la brecha de energía se da principalmente en forma de calor. Algunos ejemplos son Si, Ge, etc.
Brecha de banda indirecta Un
ejemplo de material que tiene una brecha de banda directa es el arseniuro de galio (GaAs), un semiconductor compuesto que es el material utilizado en los LED. Los átomos dopantes se agregan a GaAs para dar una amplia gama de colores. Algunos de los materiales utilizados en los LED son:
- Arseniuro de aluminio y galio (AlGaAs) – infrarrojos.
- Fosfuro de galio arsénico (GaAsP): rojo, naranja, amarillo.
- Fosfuro de aluminio y galio (AlGaP) – verde.
- Nitruro de indio y galio (InGaN): azul, azul verdoso, cercano a los rayos UV.
- Selenuro de zinc (ZnSe) – azul.
Estructura física del LED
El LED está estructurado de tal manera que la luz emitida no se reabsorbe en el material. Por lo tanto, se garantiza que la recombinación de los huecos de electrones se lleve a cabo en la superficie. 
La figura anterior muestra las dos formas diferentes de estructurar la unión pn del LED. La capa de tipo p se adelgaza y se hace crecer sobre el sustrato de tipo n. Los electrodos metálicos unidos a ambos lados de la unión pn sirven como nodos para la conexión eléctrica externa. La unión pn del diodo emisor de luz está encerrada en una caja transparente en forma de cúpula para que la luz se emita uniformemente en todas las direcciones y se produzca una mínima reflexión interna. 
La pata más grande del LED representa el electrodo o ánodo positivo.
Los LED con más de 2 patas también están disponibles en configuraciones de 3, 4 y 6 pines para obtener varios colores en el mismo paquete de LED. Se encuentran disponibles pantallas LED para montaje en superficie que se pueden montar en las placas de circuito impreso.
La corriente nominal del LED es de unas pocas decenas de miliamperios. Por tanto, es necesario conectarle una alta resistencia en serie. La caída de voltaje directo de un LED es mucho mayor que la de un diodo ordinario y oscila entre 1,5 y 3,5 voltios.
LED de luz blanca o lámparas LED blancas
Las lámparas LED, las bombillas y el alumbrado público se están volviendo muy populares en estos días debido a la muy alta eficiencia de los LED en términos de salida de luz por unidad de potencia de entrada (en milivatios), en comparación con las bombillas incandescentes. Por lo tanto, para las iluminaciones de uso general, se prefiere la luz blanca. Para producir luz blanca con la ayuda de LED, se utilizan dos métodos:
- Mezcla de tres colores primarios RGB para producir luz blanca. Este método tiene una alta eficiencia cuántica.
- El otro método consiste en recubrir un LED de un color con fósforo de un color diferente para producir luz blanca. Este método es comercialmente popular para fabricar bombillas e iluminación LED.
Aplicaciones de los LED
- Pantallas electrónicas como OLED, micro-LED, puntos cuánticos, etc.
- Como indicador LED.
- En mandos a distancia.
- Iluminaciones.
- Optoaisladores.
