Si la energía de los fotones en la parte inferior del espectro visible (~720 nm) es de 1,72 eV, ¿por qué un LED rojo se enciende a solo 1,48 V?

Tengo un LED rojo (longitud de onda máxima de 623 nm) que puedo encender a 1,48 V. Pensé que el voltaje de encendido debería determinarse por h C / ( mi λ ) , pero eso daría 1,99 V para 623 nm. Incluso asumiendo que el espectro LED es realmente amplio, y solo veo el rojo visible más profundo (~ 720 nm), el voltaje requerido aún debería ser de al menos 1,72 V.

¿La energía que falta proviene del calor? Hay "tensión térmica" ( k T / mi ) , pero es solo 26 mV a temperatura ambiente, un orden de magnitud más pequeño que la discrepancia entre la predicción y la medición.

Si la brecha de banda de Si es de 1,1 eV, ¿por qué los diodos de Si comienzan a conducir a aproximadamente 0,7 eV?
Parece que la pregunta de @Jon ya se ha hecho en el sitio: physics.stackexchange.com/questions/177910/… . Supongo que está relacionado. Oh. Veo que Jon respondió al mayor con cierto detalle.
Gracias, eso es definitivamente relevante. Parece que estoy cometiendo un error al tratar este problema de forma análoga al efecto fotoeléctrico. Prefiero considerar la conducción de diodos como un proceso estadístico. Sin embargo, la pregunta sobre la fuente de la energía fotónica "faltante" permanece. ¿Proviene, por ejemplo, de cambios irreversibles en la estructura de la unión del diodo, o es simplemente calor almacenado?
Contempla dónde están los niveles de Fermi frente a los bordes reales de la banda. La recombinación de un par electrón-hueco produce la energía de banda prohibida completa, ya que de ahí es de donde provienen. Pero, el potencial incorporado (que debe superar para que los electrones se encuentren con los agujeros) es (más o menos) la diferencia en los niveles de Fermi en el norte y pag regiones.

Respuestas (1)

No hay nada extraño en tener una caída de tensión directa inferior a mi gramo a pag / mi . De acuerdo con la ecuación de Shockley del diodo, cualquier polarización de voltaje V D > 0 es capaz de inducir la conducción directa en el diodo:

I ( V D ) = I 0 ( mi mi V D / k T − 1 ) ,

y siempre que fluya algo de corriente a través del LED, la emisión de luz es posible, aunque posiblemente débil.

Sin embargo, desde el punto de vista de la conservación de energía, cada fotón de energía mi gramo a pag se crea a expensas de un electrón inyectado de energía mi V D . Cuando a baja inyección de corriente mi gramo a pag > mi V D , la energía que falta tiene que provenir del calor. Es similar a la evaporación de un líquido: solo los pocos electrones que tienen suficiente energía para superar el potencial incorporado se recombinan, pero al hacerlo restan energía térmica.

Esto no significa necesariamente que el LED se enfríe. La mayoría de los electrones se recombinan emitiendo calor de forma no radiativa en lugar de luz. También hay un calentamiento en julios debido al flujo de corriente. Pero en algunas condiciones especiales sí se ha observado el enfriamiento del dispositivo .

Si la energía de los fotones en la parte inferior del espectro visible (~720 nm) es de 1,72 eV, ¿por qué un LED rojo se enciende a solo 1,48 V?
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