Принцип действия. Свечение возникает при рекомбинации электронов и дырок в области p-n-перехода

Свечение возникает при рекомбинации электронов и дырок в области p-n-перехода. Значит, прежде всего нужен p-n-переход, то есть контакт двух полупроводников с разными типами проводимости. Для этого приконтактные слои полупроводникового кристалла легируют разными примесями: по одну сторону акцепторными, по другую — донорскими.
Но не всякий p-n-переход излучает свет. Почему? Во-первых, ширина запрещенной зоны в активной области светодиода должна быть близка к энергии квантов света видимого диапазона. Во-вторых, вероятность излучения при рекомбинации электронно-дырочных пар должна быть высокой, для чего полупроводниковый кристалл должен содержать мало дефектов, из-за которых рекомбинация происходит без излучения. Эти условия в той или иной степени противоречат друг другу.
Реально, чтобы соблюсти оба условия, одного р-п-перехода в кристалле оказывается недостаточно, и приходится изготавливать многослойные полупроводниковые структуры, так называемые гетероструктуры, за изучение которых российский физик академик Жорес Алферов получил Нобелевскую премию 2000 года.

Лазерный диод — полупроводниковый лазер, построенный на базе диода. Его работа основана на возникновении инверсии населённостей в области p-n перехода приинжекции

Принцип действия:

Когда на анод обычного диода подаётся положительный потенциал, то говорят, что диод смещён в

прямом направлении. При этом дырки из p-области инжектируются в n-область p-n перехода, а

электроны из n-области инжектируются в p-область полупроводника. Если электрон и дырка

оказываются «вблизи» (на расстоянии, когда возможно туннелирование), то они могут

рекомбинировать с выделением энергии в виде фотона определённой длины волны (в силу

сохранения энергии) и фонона (в силу сохранения импульса, потому что фотон уносит импульс).

Такой процесс называется спонтанным излучением и является основным источником излучения в

светодиодах^.

Оптопара (оптрон) — электронный прибор, состоящий из излучателя света (обычно — светодиод, в ранних изделиях — миниатюрная лампа накаливания) и фотоприёмника (биполярных и полевых фототранзисторов,фотодиодов, фототиристоров, фоторезисторов), связанных оптическим каналом и как правило объединённых в общем корпусе. Принцип работы оптрона заключается в преобразовании электрического сигнала в свет, его передаче по оптическому каналу и последующем преобразовании обратно в электрический сигнал.