¿Por qué un LED tiene que ser un diodo?

Sé que LED significa diodo emisor de luz; pero ¿por qué este componente necesita ser un diodo para emitir luz?

Mi pregunta asume que los "LED" que vemos en todas partes (para iluminación, pantallas, etc.) son en realidad diodos; esta suposición podría ser incorrecta.

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Hubo momentos en que las fuentes de luz nunca fueron LED. A tu pregunta: Lo que se llama LED es LED. Si alguien llama LED a algo que no es un LED, está equivocado.
No tiene que ser un LED para emitir luz, sin embargo, tiene que ser un diodo para ser un diodo emisor de luz.
@EugeneSh. por supuesto, hay bombillas normales, CFL, etc. Me refiero al tipo de luz que la gente llama LED.
Como dije, la "gente" puede llamar a las cosas con nombres incorrectos. Si ve un producto que dice que es LED, que en realidad no lo es, probablemente pueda demandarlo por engaño.
Pero, por supuesto, la bombilla LED que se vende comúnmente para la iluminación del hogar no es un solo LED, sino un montón de LED y algunos circuitos (si es transparente, puede ver los pequeños LED SMD reales en el interior).
tu pregunta es un poco confusa... parece que estás preguntando algo más... simplemente deberías preguntarWhy does an LED have to be a diode?
@jsotola Parece lo contrario. El OP pregunta si es realmente un LED lo que la gente llama LED en la vida cotidiana.
la primera oración contiene la frase why does this component need to be a diode to emit light..... this componentse refiere a un LED como se explica en la primera parte de la oración
@noamtm, aclare si se refiere a un LED que es un componente electrónico que se soldará a las placas de circuito
Sí, quiero decir por qué tiene que ser un diodo (independientemente del nombre, claro).
También hay condensadores emisores de luz (comúnmente llamados EL-wire) y resistencias emisoras de luz (comúnmente llamadas bombillas incandescentes) y tubos de vacío emisores de luz (comúnmente llamados CRT) y tubos de descarga de gas emisores de luz (comúnmente llamados luces fluorescentes) y ...
¿Quiere saber si un componente de dos hilos tiene que ser un diodo rectificador para emitir luz (no es así, consulte los comentarios anteriores), o está tratando de comprender la física de los LED (que son fascinantes, casi una mejor pregunta que hacer es "¿por qué no todos los diodos semiconductores emiten luz?"), ¿O está buscando algo más otra vez?
no quiero sonar grosero... cuanto más leo su pregunta, menos sentido tiene... tal vez su pregunta necesita ser reformulada... en este momento, su pregunta es algo como esto i know that birds lay eggs, but do they really have to lay eggs?... tal vez pregunte sobre el light emission from a PN junctionen lugar de preguntar si "what we know as LED" has to be a diode... en resumen, se descubrió que una unión PN emite luz y tiene propiedades deseables mientras emite luz... ese descubrimiento se ha desarrollado hasta el nivel que vemos hoy... tiene que ser un diodo (PN jnc)
Creo que OP está en algo. Una vez estaba comprando luces navideñas y pregunté "¿son esos LED?" y el vendedor dijo "oh, no, esos son solo diodos normales, los LED serían mucho más caros".
@Felthry Incluso hay madera que emite luz sin necesidad de electricidad...
@Agent_L LOL, al menos tenía una excusa si el dispositivo no emitía luz
Y hay peces e insectos emisores de luz que se sabe que contienen electrones.

Respuestas (4)

Las respuestas existentes pierden el núcleo de la pregunta.

Un LED debe ser un diodo, específicamente porque la forma en que los portadores de carga se recombinan en la unión del diodo con polarización directa libera la cantidad correcta de energía para crear fotones en el rango visible. Pasar una corriente a través de un trozo de semiconductor sin unión de diodo simplemente produciría calor.

También es importante para la eficiencia que el semiconductor sea un material de banda prohibida directa , de modo que la energía no se pierda en fonones (vibraciones de cristal, calor) en lugar de fotones.

Los diodos de silicio regulares también emiten luz, pero debido a que la brecha de banda es demasiado baja, los fotones emitidos están en el rango infrarrojo y son invisibles para el ojo. Además, el silicio es un material de banda prohibida indirecta, lo que reduce en gran medida su eficiencia en la producción de fotones.

Gran respuesta tecnológica.
Los diodos de silicio son emisores de luz mucho menos eficientes que lo que solemos llamar LED porque el silicio es un material de banda prohibida indirecta. Y también hay numerosos tipos de LED que emiten infrarrojos de la misma manera que lo hacen los LED visibles, pero no están hechos de silicio.
Así que necesitas una unión para emitir luz. ¿Podría un dispositivo con dos (o más) uniones de semiconductores emitir luz? ¿Es posible un transistor emisor de luz?
@Jetpack: Claro, es conceptualmente posible. De hecho, se han realizado algunos trabajos preliminares en esa área.
+1. Phonon es una palabra nueva para mí. Vives y aprendes.
Bueno, puede obtener luz visible de un semiconductor si pasa suficiente corriente... pero sí, será radiación de cuerpo negro de la temperatura, no de la banda prohibida, y no será más eficiente que una bombilla de luz incandescente.
¿Qué significa "la brecha de banda es demasiado baja"?
@Misunderstood: ¿Miraste el enlace que proporcioné?
Sí, leí el artículo vinculado. Mi pregunta más específica es: ¿Cómo es que una banda prohibida es "demasiado baja"? ¿Menor que qué? Estoy familiarizado con el término banda prohibida pequeña. Nunca he escuchado el término banda prohibida demasiado baja o demasiado pequeña.
¿Estás seguro de que un diodo de silicio normal emite IR? Soy consciente de que el diodo de carburo de silicio emite luz visible, típicamente azul de 470 nm. Se sabe que un diodo Schottky emite luz visible, pero también es una unión metal-semiconductor. No tengo conocimiento de ninguna investigación que indique que un diodo normal de Si pn pueda emitir un fotón de cualquier longitud de onda. No conozco ningún otro semiconductor que no sea GaAs que pueda emitir IR. El silicio se usa a menudo como un dopante de nitruro LED para mejorar la calidad del cristal. ¿"Pasar una corriente a través de un trozo de semiconductor" no emitiría luz si el semiconductor es carburo de silicio?

¿Por qué este componente necesita ser un diodo para emitir luz?

Por conservación de energía, la emisión de luz implica entrada de energía. Es normal suministrar energía eléctrica a través de dos cables, por lo que el emisor de luz alimentado por electricidad más simple tiene dos terminales de cableado, es decir, es un diodo.

Los semiconductores de dos terminales reemplazaron a los tubos de dos terminales (vacío o llenos de gas) que tenían dos electrodos, que se llamaron "diodo", y el nombre se ha quedado. Los paneles electroluminiscentes de antaño también eran semiconductores que emitían luz, pero no se producían en las líneas de montaje de alta tecnología en las que se fabrican los diodos electrónicos. Por lo tanto, no se llamaban diodos.

Los dispositivos "LED" blancos que te rodean no son simples diodos semiconductores, sino estructuras con diodos y fósforos que emiten cantidades útiles de luz blanca, con un diodo emisor de luz azul y fósforos rojos/naranjas/amarillos/verdes que convierten la luz azul. Las lentes y otras características para una emisión de luz efectiva son comunes; Los LED no se parecen a otros diodos prácticos, excepto que tienen dos cables o terminales de conexión.

Los dispositivos de estado sólido electroluminiscentes emisores de luz SIEMPRE se denominaron diodos cuando se notó que los primeros diodos experimentales emitían luz en 1907. Los LED de hoy todavía tienen todas las características de un diodo común.
@misunderstood Sí, son las características de voltaje frente a corriente las que lo convierten en un diodo, ha sido así desde que eran vasos con mercurio y todo eso en los primeros días. La unión pn única es responsable de las características que lo convierten en un diodo.
El emisor de luz eléctrico más simple es una resistencia, también conocida como bombilla de luz incandescente. No es un diodo.
@user71659 Debido a que una lámpara incandescente tiene dos terminales, se puede encender; los terminales están conectados (a través del filamento) juntos, por lo que solo tiene un electrodo (y no se adjuntaría el nombre de 'diodo').
@ Whit3rd Pero el usuario 71659 tiene razón. El emisor de luz eléctrico más simple no es un diodo, es una resistencia (bombilla de luz incandescente). El hecho de que tenga dos terminales no significa que deba llamarse diodo: having two electrodes, which were called 'diode', and the name has stuckeso no tiene ningún sentido; de lo contrario, los condensadores, las resistencias y las bobinas también deberían llamarse diodos.
@slebetman Los cables en los tubos de vacío se usaron para calentadores, soporte y cátodo/rejilla/placa activa, etc. Solo cuentan los electrodos; un 'diodo' puede tener dos o tres terminales de calentador, así como varios cables al cátodo o al ánodo. Solo se contaron dos electrodos (el cátodo y el ánodo) al declarar que el tubo era un "diodo". Los tubos de balasto (similares a las bombillas incandescentes) no se llamaban diodos.

LED significa diodo emisor de luz; pero ¿por qué este componente necesita ser un diodo para emitir luz?

Porque los LED son un diodo que posee las mismas características que un diodo de estado sólido común.

Mi pregunta asume que los "LED" que vemos en todas partes (para iluminación, pantallas, etc.) son en realidad diodos; esta suposición podría ser incorrecta.

Su suposición es correcta.

Un diodo es un componente electrónico que tiene baja resistencia en una dirección. Es un dispositivo de doble electrodo (ánodo y cátodo) donde el flujo de electrones del cátodo al ánodo es de baja conductancia y el flujo de electrones primario es el flujo de alta conductancia del ánodo al cátodo.

Los diodos más comunes están hechos de materiales semiconductores cristalizados (p. ej., silicona, arseniuro de germanio y galio, fosfuro de indio, zafiro y cuarzo) dopados con impurezas de tipo p y n que están separadas por el bloque de construcción semiconductor más simple, la unión pn.

Hay muchos tipos de diodos con diversas características. Son las propiedades de los dopantes p y n y su efecto sobre las características de voltaje-corriente de la unión pn lo que separa un tipo de diodo de otro.

Lo anterior se aplica a todos los diodos, incluidos los LED.

En los LED, los dopantes tienen propiedades de electroluminiscencia. Cuando los electrones cruzan la unión pn, muchos de los electrones se transforman en partículas subatómicas llamadas fotones.

Los diodos emisores de luz se denominan diodos porque, de hecho, son diodos semiconductores que también emiten fotones en forma de UV, luz visible e IR.

Un diodo es el dispositivo semiconductor más simple. Y, el dispositivo semiconductor más simple también puede fabricarse para emitir luz. ¡Voila! ¡Diodo emisor de luz! Potencialmente, uno podría llamarlo un dispositivo semiconductor emisor de luz (LES), pero eso sonaría como un nombre real... así que no es genial.

[editado] De los comentarios a continuación, existen dispositivos semiconductores sin diodos. Sin embargo, parecen ser sensores y no emiten luz. El módulo peltier transfiere calor, pero no lo genera. Por lo tanto, es concebible que en el futuro se pueda crear un dispositivo semiconductor emisor de luz que no sea un diodo. Sin embargo, probablemente tendría un nuevo nombre (no un diodo o LED).

Entonces, hasta ahora, en una pantalla de TV y en cualquier otro lugar, si se llama LED, la luz (parte visible o invisible del espectro) en realidad se origina en el propio LED. Es la fuente de luz eficiente más económica de producir. Por supuesto, puede haber "LED falso"... bombillas de neón o minibombillas incandescentes que parecen LED. Los he visto en decoraciones de luces navideñas, y son un poco más baratos que los reales.

¿Es LES un error tipográfico? Si es así, no veo cómo se puede llamar diodo a algo que no es un diodo.
Siempre es un diodo. Un diodo es un semiconductor. Entonces, un diodo emisor de luz también es un semiconductor emisor de luz. Y para todos los propósitos prácticos, un semiconductor emisor de luz también es un diodo emisor de luz (a menos que sepa de un semiconductor que no es un diodo que produce luz).
OK, entonces LES es Semiconductor Emisor de Luz. Eso es lo que quería aclarar.
@EugeneSh. para aclarar, "LES" no es un término real (reconocido). Es solo algo que se me ocurrió. Solo para mí, es un acrónimo de Light Emitting Semiconductor. No existe tal cosa que se venda en el mercado con ese nombre.
Un diodo es un dispositivo semiconductor, no un semiconductor.
Y hay dispositivos semiconductores sin diodos en ellos; me vienen a la mente las fotocélulas, así como los termistores NTC y los módulos Peltier.
Una oblea de Si simple y sin dopar es un semiconductor, pero no tiene diodos.
No olvide los LED orgánicos (OLED) y un LED cuántico más reciente (QLED). QLED tal vez solo sea un término de marketing de Samsung para un mejor LED. El objetivo con el tiempo es migrar la calidad QLED al nivel de un LED láser, para obtener colores ultrapuros.
Te desviaste un poco del camino, y nuestras respuestas deben ser técnicamente precisas como sea posible, o el OP te separará debido a la confusión. Sería prudente no crear sus propias siglas que agregan confusión y ocupan espacio para una mejor respuesta.
@Indraneel "" LES "no es un término real (reconocido)" - de manera confusa, LES es un acrónimo real que se refiere a las bombillas - significa "Lilliput Edison Screw", el tamaño más pequeño de ajuste de tornillo Edison (alrededor de 5 mm de diámetro) - a menudo se utiliza para las bombillas de las antorchas, etc.
@alephzero Tendré que ir a revisar la antorcha del rifle de caza de células 5 D de mi abuelo (toda de latón) para ver si tienes razón sobre los 5 mm... si puedo encontrar dónde está. Es la única linterna que no es LED en la casa...
Un módulo peltier definitivamente produce calor. El calor en su lado caliente es la suma del calor movido y la energía eléctrica utilizada para mover ese calor.
@Indraneel "Un diodo es un semiconductor" es prácticamente cierto, pero hay diodos que no son semiconductores. Diodos de tubo de vacío, que ya no tienen un uso práctico.
¿Por qué un LED tiene que ser un diodo?
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