Características de corriente-voltaje de la luminiscencia de carburo de silicio

Actualmente estoy estudiando el libro de texto Light-Emitting Diodes (3rd Edition) de E. Fred Schubert. Capítulo 1.2 La demostración de Henry Round del primer LED dice lo siguiente:

El mecanismo de emisión de luz en diodos Schottky con polarización directa e inversa se muestra en la Figura 1.4, que muestra el diagrama de bandas de una unión metal-semiconductor bajo (a) equilibrio, (b) polarización directa moderada, (c) polarización directa fuerte condiciones de sesgo, y (d) bajo fuerte sesgo inverso donde ocurre la multiplicación de avalancha. Se supone que el semiconductor que se muestra en la figura está ligeramente dopado (tipo n); el semiconductor puede incluso ser aislante (tipo i). Dichos diodos se denominan con frecuencia diodos Schottky de metal-aislante-semiconductor (MIS).ingrese la descripción de la imagen aquíEn condiciones de fuerte polarización directa, los portadores minoritarios se inyectan en el semiconductor haciendo un túnel a través de la barrera de potencial superficial. La luz se emite tras la recombinación de los portadores minoritarios inyectados con los portadores mayoritarios de tipo n. El voltaje directo requerido para la inyección de portadores minoritarios en los diodos Schottky es mayor que el voltaje directo típico de la unión pn. Round (1907) reportó voltajes de operación que oscilan entre 10V y 110V.
La luz también se puede generar en un diodo Schottky en condiciones fuertes de polarización inversa, como se muestra en la figura 1.4 (d). Con una polarización inversa suficientemente fuerte, se produce el efecto de avalancha en el que los portadores de alta energía impactan e ionizan los átomos del semiconductor, es decir, un electrón de valencia se excita hacia la banda de conducción. En este proceso, se crean huecos en la banda de valencia, así como electrones en la banda de conducción, que eventualmente se recombinarán creando luz. Procesos adicionales de generación de luz en diodos Schottky en condiciones de polarización inversa han sido informados por Eastman et al. (1964).

Capítulo 1.3 La investigación de Oleg Lossev sobre los LED de SiC dice lo siguiente:

Oleg Vladimirovich Lossev (1923, 1924a, 1924b, 1928), un brillante experimentador ruso que trabajó en el Laboratorio de Radio de Nizhny Novgorod en la antigua Unión Soviética, informó sobre las primeras investigaciones detalladas del fenómeno de electroluminiscencia observado con rectificadores de semiconductores metálicos de SiC. Nacido en 1903, Lossev publicó su primer artículo sobre electroluminiscencia a la edad de 20 años, en 1923, cuando aún no tenía un título oficial. En el artículo de 1923, Lossev informó haber visto luz verde a simple vista cuando polarizaba inversamente un rectificador de semiconductor de metal SiC. En su artículo de 1924 publicado en Wireless World and Radio Review , mostró la primera fotografía de SiC emitiendo electroluminiscencia. Se muestra en la Figura 1.5.ingrese la descripción de la imagen aquíPara la polarización directa, la corriente fue mayor pero se observó poca o ninguna emisión de luz. El uso principal de estos rectificadores fue en circuitos de radio de demodulación de estado sólido que no empleaban tubos de vacío. Oleg Lossev descubrió que se producía luminiscencia en algunos diodos cuando se polarizaban en la dirección inversa; posteriormente descubrió que en algunos diodos se producía luminiscencia cuando se polarizaba en las direcciones de avance y retroceso. En la Figura 1.6 se muestra una característica corriente-voltaje detallada que revela el alto grado de rigor científico de Lossev.ingrese la descripción de la imagen aquí

El Capítulo 1.3 afirma lo siguiente:

Para la polarización directa, la corriente fue mayor pero se observó poca o ninguna emisión de luz.

Pero según lo que se afirma en el capítulo 1.2 y la figura 1.4, parece que la polarización directa debería dar como resultado una emisión de luz. ¿Estoy malinterpretando algo aquí?

Además, no estoy seguro de cómo entender la figura 1.6. Hay dos puntos donde se afirma que "A partir de este punto se observa la luminiscencia", donde la afirmación de abajo a la izquierda parece estar en el área "(-) carborundo (+) alambre de acero", y la afirmación de arriba a la derecha parece estar en el área "(+) carborundo (-) alambre de acero". Entonces, ¿qué muestra la figura 1.6?

Respuestas (2)

Para emitir luz, su recombinación debe ocurrir de una sola vez a través de la banda prohibida del semiconductor. En la polarización directa, sus electrones se mueven a un estado excitado en el metal y luego pierden rápidamente su energía para calentarse en el metal en lugar de un fotón.

La figura 1.6 muestra una curva IV de diodo de aspecto bastante estándar. Aparentemente, en este caso, ingresa polarización inversa al aplicar un voltaje positivo al cable de acero. Parece que tiene una luz sustancial emitida por encima de una polarización directa de aproximadamente 3 V y una polarización inversa de aproximadamente 30 V.

Parece que la parte que estás leyendo se refiere a observaciones históricas de los primeros diodos que emiten luz. Y entiendo que estas dos observaciones fueron hechas por diferentes personas (cap. 1.3 y 1.4), por lo que estos diodos pueden no tener la misma estructura, o las observaciones pueden ser incorrectas, etc.

Pero según lo que se afirma en el capítulo 1.2 y la figura 1.4, parece que la polarización directa debería dar como resultado una emisión de luz. No dice que no haya emisión de luz en la polarización directa. Afirma que la observación fue que esta luz era más tenue.

Por lo que puedo decir, esto es todo. Sólo algunos hechos históricos.

Sobre la figura 1.6: No sé qué es el 'alambre de acero al carborundo (+)'. Pero sé que esta imagen muestra un gráfico de un diodo (puede ser un diodo zener o uno normal, todos los diodos emiten luz en realidad, y los LED son solo diodos que emiten más luz)

Entonces, 1.6 muestra la parte inferior izquierda: aplica el + al cable y el - al otro lado del diodo, y a medida que aumenta el voltaje, la corriente comienza a fluir, él / ella ve una luz.

1.6 arriba a la derecha: aplica + al otro lado del diodo y - al cable, aumenta voltaje, fluye corriente, se emite luz.