El efecto de Light Emitting Diodes puede ser tan hermoso, con énfasis en el plural, sin el cual esta obra de arte no sería han sido posibles fueron. Pero primero nos ocuparemos del singular, es decir, de un solo LED, simplificado aún más, con un diodo en general.

Aquí puede ver el esquema de un diodo típico. Consiste en una llamada p- y una capa n-dopada. Por el momento, el dopaje debe explicarse primero como 'impureza'. Se dibuja una capa de barrera entre las capas. Se vuelve más grande arriba cuando se aplica un voltaje en la dirección de la capa de barrera.

Aquí el voltaje actúa en la dirección de avance. El polo positivo agarra al extremo de la parte dopada p y el polo negativo agarra al de la parte dopada n. El símbolo del circuito bajo se orienta básicamente en la posición de las dos capas, apuntando desde el dopado p al dopado n, por así decirlo. Abajo puede ver cómo se ve el símbolo del circuito de un diodo emisor de luz.

Nos lo ponemos fácil y solo operamos un diodo emisor de luz solo en la dirección de avance. Puedes imaginar que la escasez de electrones a la izquierda y el exceso de electrones a la derecha ahora se cancelan. Pero, ¿ cómo se crea la luz en este proceso? Para hacer esto, usamos el modelo atómico.

Esta es la estructura del átomo de silicio, que pertenece al grupo de los metales. Sus 4 electrones en la capa más externa son típicos. Si se junta más de un átomo de silicio, se produce el llamado enlace metálico en lugar del anterior. Para el núcleo atómico, esto significa un enlace firme dentro de una estructura cristalina. Por el contrario, los electrones ya no están ligados a sus respectivas capas.

Esto también explica la propiedad de los metales como buenos conductores eléctricos, es decir, la presencia de electrones libres. Ahora imagina una oblea hecha de cristales de silicio. Se trata de una placa redonda comparativamente más grande en la que se pueden realizar cambios muy específicos en la estructura en la forma más fina.

Quizás ya haya mirado por video una de las llamadas habitaciones limpias, donde incluso los abrigos son comunes para los zapatos, de todos modos para el cabello. En este caso, por ejemplo, muchos microprocesadores también se fabrican en forma de obleas, que posteriormente se dividen y se conectan a las respectivas conexiones con hilos muy finos, los llamados cables de enlace (bonding wires).

En el caso de los diodos emisores de luz, el dopaje solo se realiza de forma dirigida. Los átomos de silicio individuales son reemplazados por aquellos con más electrones en la capa exterior, como el fósforo (imagen de arriba). Se crea un área con un exceso de electrones, la capa n. Viceversa, si uno dopa, por ejemplo, con boro (imagen de abajo), que tiene menos electrones de valencia que el silicio, una recibe una capa p.

Si ahora se aplica un voltaje en la dirección de paso, los electrones en exceso del fósforo de la capa n llenan los electrones de valencia del boro en la capa p. Al hacerlo, un electrón cambia de proximidad al núcleo, lo que, según el modelo atómico de Bohr, da como resultado la emisión de un fotón, es decir, un destello de luz.

Probablemente hayas visto un diodo emisor de luz antes, entonces que sabes lo pequeño que es. La conexión más larga de la izquierda es el ánodo. Más interesante es el cátodo, que en este caso está trabajado hacia arriba en la carcasa de plástico como un pequeño embudo. Y la pieza de la oblea encaja exactamente en este embudo.

Si también solo es un cable de enlace de oro, pero se usa aquí desde la parte del embudo hasta el ánodo de la izquierda. Es tan fino que normalmente no ve. Tampoco debe ser demasiado grueso, porque de lo contrario eliminaría demasiado del pequeño cono de luz hacia arriba.