COMO FUNCIONA UM LED?

o Olá pessoal eu sou professora Kelen Skol professora difícil aqui do canal escola de física e hoje a gente vai fugir um pouco das nossas aulas tradicionais de física porque eu estou abrindo com esse vídeo uma playlist com a intenção de responder uma pergunta que um monte de alunos já me fez Mas afinal para que é que serve a física bom e a ideia é mostrar que além da física nos ajudarão a compreender o mundo e universo que nos cerca os conceitos físicos são usados no desenvolvimento de tecnologias ou seja o seu smartphone só está

aí nas suas mãos porque não passado existiram caras com o Galileu Galilei Isaac Newton entre muitos outros que ajudaram a construir a física tornando possível o desenvolvimento tecnológico por isso agora então eu abro essa nova playlist com a intenção de mostrar para você a física por trás da tecnologia vamos lá ó [Música] E hoje eles estão por todas as partes seja numa lâmpada de iluminação em um semáforo de trânsito ou na tela de sua TV os LEDs parece que vieram para ficar mas porque ele se popularizaram tanto bom pode ser pelo fato deles serem muito

mais eficientes que as antigas lâmpadas incandescentes por exemplo uma lâmpada incandescente pega sem por cento de energia elétrica e converte em média apenas cinco porcento dessa energia em luz ou seja temos um desperdício de noventa e cinco porcento que é liberado na forma de energia térmica então podemos dizer que a sua lâmpadas não são nada eficiente já o LED ele pega sem por cento de energia elétrica e converte aproximadamente noventa e cinco porcento dessa energia em Luz só isso já seria o suficiente para gente justificar a preferência pelo LED Mas ainda tem o fato das

lâmpadas de led terem uma durabilidade muito maior que as demais Tá bom agora que a gente já viu Então porque os likes são tão populares vamos entender a física por trás dessa tecnologia eu tenho aqui um dos modelos mais simples de Laje que você pode encontrar em diferentes cores para ligar esses leads basta a gente conectar esses terminais a uma fonte de energia elétrica como por exemplo a suas filhas esses terminais eles não podem ser conectados de qualquer maneira existe uma ordem correta para gente conseguir fazer no laje funcionar esse modelo de LED ele vem

com uma carninha maior que a outra ou seja o terminal maior ele tem que ser ligado ao Polo positivo da pilha e o terminal menor ao polo negativo para me ajudar a conectar eu vou usar aqui com o apoio uma protobord é bom a escala defendeu mas a gente tentar ligar eles com os terminais invertidos o LED não acender Ou seja a corrente elétrica não se estabelece mais nesse circuito aí a pergunta a elas por que isso acontece bom para entender isso a gente primeiro precisa compreender como os LEDs são feitos a sigla LED significa

light-emitting diode que significa diodo emissor de luz e o LED assim como todo diodo é um semicondutor um semicondutor muito famoso por exemplo é o silício um átomo de silício ele tem quatro elétrons na camada de valência que é a camada mais externa Mas eles estabilizam a mesma com 8 elétrons dessa camada então eu posso por exemplo ligar a esse átomo de silício mas quatro átomos também de silício que vão compartilhar elétrons com ele estabilizando então esse átomo Central A gente aliás pode ir ligando aqui vários átomos de Silício e o cristal de silício esse

Cristal ele é praticamente um isolante ele é conhecido como o semicondutor puro ou intrínseco mas porque eles são isolantes bom porque os elétrons da camada de valência eles estão tão fortemente ligados ao núcleo que eles não conseguem escapar do átomo para dar origem a corrente elétrica mas aí vem outra pergunta Por que então sangue Condutores eles ficaram tão famosos no mundo da eletrônica já que eles são isolantes porque se descobriu que é através da manipulação do Silício a gente pode fazer ele virar um condutor através de um processo chamado dopagem a dopagem ela basicamente consiste

em colocar impurezas do semicondutor Ou seja a gente vai colocar outros átomos dentro da rede Cristalina do Silício a fim de mudar as propriedades elétricas desse material por exemplo a gente pode adicionar é esse cristal de silício átomos de fósforo o átomo e por ele possui 5 elétrons na camada de valência então eu vou fazer o seguinte eu vou tirar esse átomo de silício daqui e vou colocar no lugar dele um átomo de fósforo prontinho já paguei então o átomo de silício junto com seus quatro elétrons da camada de valência e vou colocar aqui então

um átomo de fósforo é como eu falei para vocês o fósforo ele tem 5 elétrons na camada de valência Então vou colocar aqui um dois três quatro e vou colocar aqui o último elétron de outra cor Desta forma a gente vai ficar então com um elétron livre e se a gente inserir milhares dessas impurezas a gente vai ter então um milhares de elétrons livres que podem dar origem a uma corrente elétrica tornando então agora esse material um bom condutor e como nosso condutor foi dopado e agora ele possui uma quantidade maior de elétrons ou seja

ele está negativamente carregado a gente disse que esse processo de dopagem é do tipo N de negativo mas também é possível fazer uma dopagem do tipo pede positivo quando a gente adiciona por exemplo um elemento como o boro boro ele possui 3 elétrons na camada de valência Então se a gente adicionar o Bora que essa rede Cristalina e vai perceber que está ficar com um elétron a menos ou seja nós vamos ter então agora aqui uma lacuna que pode ser compreendida como uma carga positiva então usando a mesma lógica se a gente inserir milhares desses

átomos de boro no Cristal a gente vai ter então milhares de lacunas o que vai possibilitar também a movimentação dos elétrons entre essas lacunas tornando novamente esse material um condutor agora como tudo isso se torna um LED tô fazendo a junção de um semicondutor sofreu dopagem do tipo P um semicondutor sofreu dopagem do tipo N nós temos então a junção pm e aqui que a mágica acontece porque no instante que se forma essa junção os elétrons que estão a mais no semicondutor do tipo N com mais são a preencher as lacunas do semicondutor do tipo

pé mas assim é arranjo só com caixa aqui nessa região central porque os elétrons são mais aqui no trânsito Eles não conseguem chegar até as lacunas que estão aqui do outro lado essa região central se forma aqui ela é eletricamente estável e ela é chamada de zona de depressão ou barreira de potencial já que ela impede que usa ela é tão cheguem ao outro lado quando a gente liga uma fonte de tensão por exemplo com Polo positivo para esse lado e o polo negativo para esse e conhecendo uma das leis mais fundamentais da elétrica que

fala que cargas elétricas e as contrários se atraem e de mesmo sinal se repelem fica claro que esse Polo positivo ele vai atrair esses elétrons nessa direção enquanto esse polo negativo vai atrair essas lacunas dessa forma essa barreira de potencial ou zona de depressão ela vai ficando cada vez maior Ou seja a gente não vai conseguir estabelecer a corrente elétrica aqui nesse circuito nessa situação Então o meu LED não acende Isso é uma característica dos dioros eles permitem a passagem da corrente apenas em um único sentido Então nesse sentido que a gente está analisando aqui

agora a corrente não consegue passar por quê com essa polaridade de pilhas AA Barreiras potencial ela vai ficando cada vez maior Mas se a gente virar a pilha o contrário vou apagar aquele aqui que vai acontecer que a gente vai perceber que o polo negativo agora ele vai empurrar os elétrons já que cargas de mesmo sinal se repelem e o mês a fazer com as lacunas então eu botei aqui agora uma diminuição da barreira de potencial e essa barreira de potencial lá vai ficando cada vez mais estreitas por ela não desaparece tá e como é

que o elétron então ele consegue passar para o outro lado da barreira é aqui que entra então a física quântica ele vai conseguir fazer isso através de um processo chamado de tunelamento eu não vou entrar em detalhes explicando aqui o tunelamento mas a ideia é muito fantástica basicamente o elétron ele consegue atravessar essa barreira sem gastar energia como se ele carregasse um túnel e saísse lá do outro lado e aí Acontece uma coisa muito interessante porque porque quando o elétron Ele está posicionado aqui no semicondutor do tipo N ele possui uma certa energia e essa

energia é maior do que aquele pode ter lá na lacuna então no momento da transição ele libera esse excedente de energia no formato de um foto e aí acontece então a emissão de luz e é uma outra coisa interessante aqui o Laerte ele emite uma luz colorida isso não tem nada a ver com encapsulamento dele por exemplo esse LED vermelho ele não emite luz vermelha porque eu encapsulamento dele é vermelho na verdade eles colocam se encapsulamento só para reforçar um pouco mas é possível você conseguir leds vermelhos com encapsulamento transparente também mas apesar de ser

uma luz colorida essa luta só não é monocromática como a luz laser por exemplo esse aqui é basicamente então o princípio de funcionamento dos diodos que permitem a passagem da corrente em um único sentido e não tem muita utilidade na eletrônica usado por exemplo para proteger circuitos eléctricos de corrente de indesejadas e LED é um diodo né mas é um de ouro especial diodo que emite luz tá Então pessoal Uma Breve explicação sobre o que é o LED como ele foi desenvolvido e como ele chegou por exemplo aí na tela da sua TV é isso

então pessoal a fic é incrível não é mesmo pô foi o prazer tá bom com vocês para vocês na próxima aula um forte abraço um beijo no coração e tchau tchau tchau E aí