Gibt eine LED auch Licht ab, wenn sie im Lawinenmodus leitet?

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Ich frage mich das aus purer Neugier. Wenn wir eine LED im Lawinenmodus durch Anlegen einer sehr hohen Sperrspannung polarisieren (aber den Strom niedrig halten, damit die Komponente nicht brät), ist es dann möglich, dass sie bei dieser Verwendung auch Licht emittiert?

(Der Grund, warum ich es nicht "einfach probiere und sehe", sind die hohen Spannungen).

led diodes avalanche-breakdown Bregalad
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Probieren Sie es aus und sehen Sie unter geeigneten Sicherheitsbedingungen. Aktivieren Sie den Hochspannungskreis aus der Ferne.
Passant
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Die meisten LEDs haben eine relativ niedrige Sperrspannung (ca. 5 V) - eine Lawine sollte mit einer strombegrenzten Laborversorgung möglich sein, ohne dass ausgefallene Hochspannungsmaterialien erforderlich sind.
ThreePhaseEel
@ThreePhaseEel Ja, das bedeutet, dass Sie für einen Lawinendurchbruch (nicht für einen Zener-ähnlichen Durchbruch, der endet, sobald die Spannung unter den Schwellenwert fällt) ein wirklich starkes E-Feld benötigen, ohne nicht Lawinenausfall. Das bedeutet, dass Sie extrem kurze Impulse mit extrem hoher Spannung benötigen - und ich stimme Passerby zu, das ist wahrscheinlich nichts, was Sie berühren möchten.
Marcus Müller
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@ThreePhaseEel Nein, die LEDs, an denen ich dies getestet habe, sind auch bei -34 V nicht ausgefallen.
Bregalad

Antworten:

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Ich gehe mit einem: Im Allgemeinen nein, das ist nicht der Fall.

Lichtemission in LED-Bauelementen tritt typischerweise auf, wenn Elektronen und Löcher rekombinieren und die Energie, die dabei freigesetzt wird, in ein Photon mit der resultierenden Wellenlänge umgewandelt wird. Dies geschieht in der Übergangszone eines gepunkteten Halbleiterübergangs, in der die Bandstruktur einen Gradienten aufweist.

Stellen wir uns eine Diode in Sperrrichtung vor: In der oben genannten Übergangszone gibt es praktisch keine freien Ladungsträger (keine Löcher und Elektronen), daher wäre das Gerät ein perfekter Isolator - ich sage "wäre", wenn nicht die spontane Erzeugung solcher Trägerpaare möglich wäre passieren aufgrund thermischer Effekte (und auch Dinge wie Photonenabsorption).

Unter Lawinenzusammenbruchbedingungen ist das elektrische Feld in dieser Isolationszone so hoch, dass die Ladungsträger sehr schnell beschleunigt werden - und möglicherweise andere Ladungen aus den nichtleitenden Bändern "ausschalten" (um dies etwas wissenschaftlicher zu machen: Das elektrische Feld gibt spontan erzeugten Ladungen einen Impuls, der ausreicht, um weitere Ladungen im k-Raum in das Leitungsband umzuwandeln.

Diese Ladungen wandern nun einfach zu den Kontaktbereichen und rekombinieren dort - normalerweise nirgendwo, wo a) eine genau definierte Bandlücke vorhanden ist, um die Emission sichtbarer Photonen wahrscheinlich zu machen, und b) keine optischen Strukturen, die dieses Licht koppeln. Sie erwärmen einfach den Untergrund.

Das heißt nicht, dass es in all dem keine Lichtemissionen geben wird: rein aus stochastischer Sicht könnte eine gewisse Rekombination mit sichtbaren Emissionen auftreten, und auch nichts sagt, dass über den zeitlichen Prozess dieses Lawinenzusammenbruchs gewonnen wurde. ' Manchmal würde die gesamte Feldkonfiguration nicht zu interessanten Banddiagrammen führen, in denen eine Rekombination innerhalb der optisch relevanten Teile der LED bei völlig anderen Photonenenergien stattfinden könnte, als für die LED entwickelt wurde.

Marcus Müller
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Zuerst dachte ich, dass es nicht so sein wird, aber überraschenderweise fand ich Folgendes : DIE LICHTEMITTIERENDE DIODE IM AVALANCHE-MODUS-SUPERJUNCTION

Was Sie also tun möchten, wird theoretisch unterstützt. Dafür müssen Sie jedoch spezielle Dioden herstellen. Ich denke nicht, dass normale reguläre Dioden funktionieren werden. Viel Glück. Mach das Experiment selbst und lerne.

Anklon
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Als Kind in den 1970er Jahren kaufte ich eine große TO-60 IR-LED von einem überschüssigen Verkäufer. Es zog einen Verstärker an, und man konnte das schwache rote Leuchten mit den Augen sehen. Dann habe ich es sofort getötet, indem ich es versehentlich rückwärts angeschlossen habe, sogar mit dem richtigen Vorwiderstand. Es brach irgendwo unter 12 V zusammen und die Kanten der sichtbaren Elektroden auf der Chipfläche gaben ein breitbandiges (weißes) Licht ab.

Eine Art Lawinenfluoreszenz? Nicht farbig oder IR, sondern weiß leuchtend. Es lief weit über 1,1V.

wbeaty
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Gibt es einen Grund anzunehmen, dass es keine Glühbirne war?
Rackandboneman
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@rackandboneman Vielleicht. Der leuchtende Bereich befand sich jedoch an der Düsenoberfläche in direktem Kontakt mit klarem Epoxid und Silizium. Um weiße Hitze zu erreichen (nicht orange, nicht gelb), nahm ich an, dass es nicht heiß sein könnte, wenn das Material nicht zuerst eine isolierende Gasschicht entwickelt, die sichtbare Blasenbildung und möglicherweise abgedunkeltes Epoxid hinterlässt. Es war auch ein ziemlich schwaches weißes Leuchten, das nur gegen die Farbe von blauschwarzem Si sichtbar war. Die LED fiel bald kurzgeschlossen aus, während ich versuchte, sie zu pulsieren und mit dem Mikroskop 40x zu beobachten. Klicken Sie oben auf Anklons Link: Lawinenmodus-Superübergänge emittieren Breitband in umgekehrten Siliziumdioden.
wbeaty