A fénykibocsátó dióda vagy LED neve az angol Light Emitting Diode rövidítéséből származik. A dióda által kibocsátott fény színe a félvezető anyag összetételétől, ötvözőitől függ. A LED inkoherens keskeny spektrumú fényt bocsát ki. A fény spektruma az infravöröstől, az ultraibolyáig terjedhet.



A fénykibocsátás úgy keletkezik, hogy a diódára adott áramforrás a dióda anyagában levő atomok szabad elektronjainak töltést ad, amitől azok nagyobb töltésű elektronpályára lépnek. Nyitóirányú áram esetén a PN átmeneten az elektronok a N rétegből a P-be, a lyukak a P rétegből az N-be diffundálnak. A diffúziós kisebbségi és többségi töltéshordozók között rekombinációs folyamat indul meg, mely során a felszabaduló energia fotonok formájában kisugárzódik. Nagyobb feszültség hatására nagyobb a kisugárzott fotonok mennyisége, egészen egy bizonyos nyitóirányú áramértékig, ahonnan már nem számottevő a változás.



A sugárzás csak úgy jöhet létre, ha az elektronok átkerülnek a nagyenergiájú vezetési sávból a kisebb energiájú vegyérték sávba. Az elektron eme állapota nem stabil, hanem egy kis idő elteltével visszaugrik az eredeti elektronpályájára. A többletenergia, amivel előzőleg képes volt feljebb lépni, sugárzás formájában hagyja el az atomot. Ez a sugárzás a hullámhossztól függő (lásd a táblázatot) fény formájában jelentkezik. A rekombinációknak körülbelül az 1%-a jár foton kibocsátással, míg a többi hőtermeléssel. Legnagyobb hatásfokkal az infravörös fénydióda rendelkezik (1-5%), a többinél ez 0,05% alatt van.



A LED-ek előnye, hogy a kimeneti fény előállításához alacsony áramot és feszültséget igényelnek, nagy a kapcsolási sebesség, kis helyen elférnek, ütésállók és nagy az élettartamuk.



Felfedezése:

1955-ben Rubin Braunstein az RCA cégtől (Radio Corporation of America) fedezte fel. a gallium-arzenid (GaAs), és egyéb félvezető-ötvözetek infravörös emisszióját. A Texas Instruments kutatói, Bob Biard és Gary Pittman 1961-ben fedezte fel a gallium-arzenid fénykibocsátását, amelyet az elektromos áram gerjesztett. Ez a fény a nem látható, infravörös tartományába esett. Biard és Pittman felismerte a munkájuk fontosságát, és szabadalmaztatták a LED-diódát. Az ifj. Nick Holonyak a General Electric Company-tól fejlesztette ki az első gyakorlatban használható látható fényű LED-et 1962-ben.



LED készítéséhez alkalmazott összetevők:



Anyag; Szín; Hullámhossz

Gallium-arzenid (GaAs); infravörös; 940 nm

Gallium-alumínium-arzenid (AlGaAs); vörös és infravörös; 890 nm

Gallium-arzenid-foszfit (GaAsP); vörös, narancs és sárga; 630 nm

Gallium-foszfit (GaP); zöld; 555 nm

Gallium-nitrit (GaN); zöld; 525 nm

Cink-szelenid (ZnSe); kék; ~500 nm

Indium-gallium-nitrit (InGaN); kék; 450 nm

Szilícium-karbid (SiC); kék; 480 nm

Gyémánt (C); ultraibolya; 400 nm