Aufbau und Wirkungsweise
Leuchtdioden bestehen wie andere Arten von Dioden aus einem n-Leiter
und einem p-Leiter mit einem dazwischen
liegenden, sehr dünnen pn-Übergang.
Als Grundmaterial verwendet man vor allem Galliumarsenid
(GaAs) und Galliumphosphid (GaP), wobei
unterschiedliche Stoffe zur Dotierung genutzt werden. Diese Stoffe bestimmen
die Farbe des Lichtes, das ausgesandt wird.
Leuchtdioden sind so gebaut, dass das im pn-Übergang entstehende
Licht aus der Diode in einer bestimmten Richtung austreten kann. Bild
2 zeigt eine verbreitete Bauform, einen Flächenstrahler.
Die Leuchtdiode wird in Durchlassrichtung geschaltet. Dann fließt
durch den pn-Übergang ein Strom. Im pn-Übergang kommt es zu
einer Rekombination von
Elektronen und Löchern (Defektelektronen). Bei dieser Rekombination
wird Energie frei, die in Form von Licht abgegeben wird. Dabei gilt:
- Die Stoffe, aus denen die Leuchtdiode besteht, bestimmen die Farbe des Lichtes.
- Durch die Form der Diode wird bestimmt, von welcher Fläche Licht abgegeben wird. Die wichtigsten Formen sind Flächenstrahler, halbkugelförmige Strahler und strichförmige Strahler.
Hinweis: Rekombination von Elektronen und Löchern tritt auch bei anderen Dioden in Durchlassrichtung auf. Die dabei frei werdende Energie wird aber im Unterschied zu Leuchtdioden nicht als Licht, sondern in Form von Wärme abgegeben.
Anwendungen
Wegen ihrer geringen Abmessungen und des relativ geringen Energieverbrauchs eignen sich Leuchtdioden vor allem als Anzeigevorrichtungen (Bild 3). Dabei nutzt man z. T. einzelne Leuchtdioden, z. B. um den Stand-by-Betrieb eines Fernsehgerätes oder eines Radios anzuzeigen. Zum Teil nutzt man auch Anordnungen solcher Dioden in Form von Leuchtbändern, Mehrsegmentanzeigen oder Matrixanzeigen.