Você provavelmente já viu display LED ou fonte de luz LED recentemente. Pode estar olhando para um agora se lê isso em monitor de computador específico. LED (light emitting diode) tornou-se componente onipresente em lâmpadas, relógios digitais, semáforos, faróis auto, displays de texto e inúmeros dispositivos eletrônicos (celulares, TVs). Mas por trás desse dispositivo simples, há tecnologia complexa e fascinante envolvendo eletrônica e física avançada.
Para entender como LEDs funcionam, primeiro entenda fundamentos. Eletricidade consiste de elétrons que podem ser partículas ou ondas. Pense em qualquer material sólido com duas bandas de energia: banda de valência e banda de condução. Para sólido conduzir, elétrons devem mover da valência para condução. Diferença entre metal condutor e isolante: isolante tem fronteira "band gap" entre valência e condução. Band gap dificulta elétrons moverem para condução, então isolante geralmente não conduz.
Alguns isolantes podem ser forçados a permitir fluxo de elétrons aplicando energia (calor ou luz). Energia extra excita elétrons na valência o suficiente para saltar band gap para condução. Esses materiais, semicondutores, compõem maioria componentes eletrônicos. Um tipo é o diodo.
Eletricidade flui em todas direções. Circuitos eletrônicos requerem fluxo em direção certa. Diodos permitem corrente mover apenas numa direção. Diodo age como faixa de mão única: numa direção conduz; na outra isola e para fluxo.
Única diferença entre diodo "normal" e emissor de luz é material. Diodo padrão usa semicondutores base silício; LED usa combinação de elementos: gálio, índio, alumínio, arsênio, fósforo, nitrogênio. Em todo diodo, ao aplicar corrente na direção "correta", elétrons movem valência→condução. Deixa espaços vazios na valência; após tempo, elétrons voltam para preencher. Esse deslocamento libera energia. Silício não emite luz; diodos silício só dão calor. Mas com materiais de LEDs, deslocamento de elétrons faz LED emitir luz.
Cada vez que elétron salta banda de condução para valência no LED, emite energia como luz. Largura do band gap determina cor. Primeiros LEDs eram vermelhos; com avanços e ajustes no band gap, LEDs hoje vêm em ampla variedade de cores.
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