LEDaren argiztapen-printzipioa

Guztiaklaneko argi kargagarria, kanpin-argi eramangarriaetafaro multifuntzionalaLED bonbilla mota erabili. Diodo LEDaren printzipioa ulertzeko, lehenik erdieroaleen oinarrizko ezagutza ulertu behar da. Material erdieroaleen eroale-propietateak eroaleen eta isolatzaileen artean daude. Bere ezaugarri bereziak hauek dira: erdieroalea kanpoko argi eta bero baldintzek estimulatzen dutenean, bere eroale-gaitasuna nabarmen aldatuko da; erdieroale puru bati ezpurutasun kantitate txikiak gehitzeak nabarmen handitzen du elektrizitatea eroateko duen gaitasuna. Silizioa (Si) eta germanioa (Ge) dira elektronika modernoan gehien erabiltzen diren erdieroaleak, eta haien kanpoko elektroiak lau dira. Silizio edo germanio atomoek kristal bat osatzen dutenean, ondoko atomoek elkarren artean elkarreragiten dute, kanpoko elektroiak bi atomoek partekatzen dituztelarik, eta horrek kristalean lotura kobalentearen egitura sortzen du, hau da, murrizketa-ahalmen gutxiko egitura molekularra. Giro-tenperaturan (300K), kitzikapen termikoak kanpoko elektroi batzuek nahikoa energia lortzea eragingo du lotura kobalentetik askatzeko eta elektroi aske bihurtzeko, prozesu horri kitzikapen intrintsekoa deitzen zaio. Elektroia askatu eta elektroi aske bihurtu ondoren, hutsune bat geratzen da lotura kobalentean. Hutsune horri zulo deitzen zaio. Zulo baten itxura erdieroale bat eroale batetik bereizten duen ezaugarri garrantzitsua da.

Fosforo bezalako ezpurutasun pentabalente kantitate txiki bat gehitzen zaionean erdieroale intrintsekoari, elektroi gehigarri bat izango du beste erdieroale atomoekin lotura kobalentea eratu ondoren. Elektroi gehigarri horrek energia oso txikia besterik ez du behar lotura kentzeko eta elektroi aske bihurtzeko. Ezpurutasun erdieroale mota honi erdieroale elektronikoa (N motako erdieroalea) deitzen zaio. Hala ere, hiru elektroi baino ez dituenez kanpoko geruzan, inguruko erdieroale atomoekin lotura kobalentea eratu ondoren, hutsune bat sortuko du kristalean. Ezpurutasun erdieroale mota honi zulo erdieroalea (P motako erdieroalea) deitzen zaio. N motako eta P motako erdieroaleak konbinatzen direnean, elektroi askeen eta zuloen kontzentrazioan aldea dago haien loturan. Bai elektroiak bai zuloak kontzentrazio txikiagorantz barreiatzen dira, N motako eta P motako eskualdeen jatorrizko neutraltasun elektrikoa suntsitzen duten ioi kargatuak baina mugigabeak utziz. Partikula kargatu mugiezin hauei espazio-karga deitzen zaie askotan, eta N eta P eskualdeen interfazearen ondoan kontzentratzen dira espazio-karga eskualde oso mehe bat osatzeko, PN junturak bezala ezagutzen dena.

PN junturaren bi muturretan aurreranzko polarizazio-tentsioa aplikatzen denean (P motako alde batean tentsio positiboa), zuloak eta elektroi askeak elkarren inguruan mugitzen dira, barne-eremu elektriko bat sortuz. Ondoren, sartutako zulo berriak elektroi askeekin birkonbinatzen dira, batzuetan gehiegizko energia askatuz fotoi moduan, hau da, LEDek igortzen duten argia. Espektro hori nahiko estua da, eta material bakoitzak banda-tarte desberdina duenez, igorritako fotoien uhin-luzerak desberdinak dira, beraz, LEDen koloreak erabilitako oinarrizko materialek zehazten dituzte.