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Lexikon der Optik: Lumineszenzdiode

Lumineszenzdiode, LED (Abk. für engl. light-emitting diode, "Licht aussendende Diode"), Leuchtdiode, Halbleiterbauelement, das einen pn-Übergang besitzt, der bei Stromdurchgang eine inkohärente Strahlung liefert. Als Halbleitergrundmaterial finden Verbindungen vom Typ AIIIBV (GaAs, GaAlAs, GaInP, InP u.a.) und AIVBVI (PbS, PbSSe, PbTe, PbSnTe u.a.) Verwendung. (III, IV, V, VI kennzeichnen die Hauptgruppe im Periodensystem.) In diese Materialien werden Elemente eingebaut, die Elektronen abgeben (Donatoren), so daß ein Überschuß-(n)-Halbleiter entsteht, oder Elemente, die Elektronen aufnehmen (Akzeptoren), was zu einem Defekt-(p)-Halbleiter führt. Die Leitfähigkeit wird damit bestimmt durch die (Donator-)Elektronen im Leitungsband bzw. durch die fehlenden Elektronen ("Löcher") im Valenzband des Grundmaterials. Die Verbindung eines n- und eines p-Halbleiters ergibt eine pn-(Halbleiter-)Diode, gekennzeichnet durch eine Potentialbarriere, die durch die unterschiedliche Ladungsverteilung im n- und p-leitenden Gebiet bedingt ist und verhindert, daß Elektronen und Löcher unter Aussendung von Licht rekombinieren. Lichtemission wird erst durch Anlegen einer Spannung und damit Erniedrigung der Potentialbarriere erreicht. Die enge Nachbarschaft von Elektronen und Löchern innerhalb des Übergangsbereiches führt zu deren Rekombination unter Aussendung von Strahlung, deren Frequenz durch den Bandabstand gegeben ist. Erzeugt wird so die spontane Rekombinationsstrahlung, auch als Lumineszenzstrahlung bezeichnet. L. strahlen inkohärent sowohl im sichtbaren als auch nahen IR-Bereich und liefern im kontinuierlichen Betrieb Strahlungsleistungen bis zu 500 μW. Im Wellenlängenbereich zwischen 0,8 und 0,9 μm werden bevorzugt GaAs- und GaAl-As-Dioden verwendet. L. werden u.a. für die verschiedensten Anzeigen (bei Ausstrahlung im Sichtbaren) oder auch als Sendelichtquellen für die optische Nachrichtenübertragung eingesetzt.

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