Display con tecnologia LED: meccanismo di funzionamento

I display a tecnologia LED (Light Emitting Diode, Diodo a emissione luminosa) sono oggi i più diffusi per quanto riguarda i televisori e gli schermi per computer. Si tratta di dispositivi optoelettronici che, sfruttando le proprietà di alcuni materiali semiconduttori, producono fotoni per mezzo del fenomeno dell'emissione spontanea. Leggete il resto dell'articolo per scoprire come funzionano i LED.

Funzionamento

I LED sono un tipo di diodi a giunzione p-n: essa è composta da uno strato n con eccesso di elettroni ed uno strato p ad eccedenza di lacune, entrambi ottenuti mediante drogaggio; elettroni e lacune vengono attraverso due diverse regioni del diodo drogate con impurità differenti.
Sottoposti a una tensione elettrica, gli elettroni della banda di conduzione del semiconduttore vanno a combinarsi con le lacune della banda di valenza rilasciando energia sotto forma di fotoni; dal momento che il dispositivo è molto sottile, una parte significativa di questi fotoni può allontanarsene e venire emesso sotto forma di luce (fotoni ottici). Da questo punto di vista, il dispositivo a LED altro non è che un trasduttore elettro-ottico.
La frequenza della radiazione emessa, e dunque il colore della luce ottenuta, dipende dalla distanza tra i livelli energetici di elettroni e lacune e corrisponde al valore della banda proibita del semiconduttore utilizzato. Scegliere un semiconduttore piuttosto che un altro influenza la lunghezza d'onda dei fotoni emessi e, quindi, i colori dello schermo: i più utilizzati sono il GaAs (gallio arseniuro), il GaP (gallio fosfuro), il GaAsP (fosfuro arseniuro di gallio), il SiC (silicio carburo) e il GaInN (nitruro di gallio e indio).

Caratteristiche

I LED sono macchine reversibili perché, se la loro giunzione viene esposta a un'intensa fonte luminosa (come è anche il Sole), ai terminali appare una tensione che dipende dal colore del LED e dall'intensità della luce: tale proprietà è di grande importanza per sensori, sistemi di puntamento, piccoli impianti fotovoltaici e altri impieghi.
Il LED può emettere secondo uno spettro continuo o discreto (luce continua o luce intermittente), il quale varia molto a seconda del tipo di drogante utilizzato, del semiconduttore e dello scopo con cui viene creato il LED: ad esempio, se dovrà essere utilizzato per l'illuminazione il suo spettro avrà un utilizzo del 100%, mentre in altri casi può anche emettere luce non visibile.