LED: differenze tra le versioni

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=== L'uscita dei fotoni dal semiconduttore ===

[[File:LED-chip-20-deg-crti-angle - both types - crop.png|thumb|upright=1.4|Esempio idealizzato dei coni di emissione da una sorgente puntiforme. A sinistra un wafer completamente trasparente, a destra uno trasparente a metà]]

Solitamente, se non è viene applicata una patina esterna ai semiconduttori, questi possiedono un [[indice di rifrazione]] alto rispetto a quello dell'aria.<ref name="si_website">{{Cita web |url=http://pvcdrom.pveducation.org/APPEND/OPTICAL.HTM |urlarchivio=https://web.archive.org/web/20090605222316/http://pvcdrom.pveducation.org/APPEND/OPTICAL.HTM |dataarchivio=5 giugno 2009|titolo=Optical Properties of Silicon |sito=PVCDROM.PVEducation.org|lingua=en}}</ref><ref>{{Cita web |url=http://interactagram.com/physics/optics/refraction/ |titolo=Refraction — Snell's Law|sito=Interactagram.com|lingua=en}}</ref> In generale, un chip semiconduttore con superfici piatte e prive di patine genera al suo interno luce in ogni direzione ma solo una parte di essa riesce ad uscire, formando un cosiddetto "cono di luce"<ref>{{Cita libro|autore=Bela G. Lipták|anno=2005|url=https://books.google.com/books?id=TxKynbyaIAMC&lpg=PA537 |titolo=Instrument Engineers' Handbook: Process control and optimization|editore=CRC Press|isbn=0-8493-1081-4|p=537|lingua=en}}</ref> o "cono di fuga".<ref name="critical">{{Cita libro|autore=Gerd Mueller|anno=2000|url=https://books.google.com/books?id=2plxAU3tPj4C&lpg=PA67 |titolo=Electroluminescence I|editore=Academic Press|isbn=0-12-752173-9|p=67-69|lingua=en}}</ref> I fotoni generati dalla sorgente puntiforme (la punta del cono) impattano nel loro viaggio la superficie del ''[[Wafer (elettronica)|wafer]]'' di silicio e se l'angolo di impatto supera l'[[angolo critico]] i fotoni vengono [[Riflessione interna totale|totalmente riflessi]] all'interno del wafer stesso, come se si scontrassero con uno specchio.<ref name="critical"/> I fotoni che impattano con un angolo inferiore a quello critico, e che quindi riescono a uscire, durante il loro percorso attraversano le regioni di spazio che sono i coni disegnati in figura.

I fotoni riflessi, se non riassorbiti dal semiconduttore, possono ovviamente uscire da qualunque altra superficie se incidono con un angolo che non superi quello critico. Nel caso di un blocco di semiconduttore analogo a quello in figura, cioè con superfici tra loro perpendicolari, queste agiscono tutte come specchi ad angolo e la maggior parte dei fotoni non riusciranno mai a uscire, disperdendo nel tempo la loro energia in calore.<ref name="critical"/> Superfici irregolari "a faccette", o simili a una [[lente di Fresnel]], possono permettere a una maggior quantità di fotoni di uscire.<ref>{{Cita libro|autore=Peter Capper|autore2=Michael Mauk|url=https://books.google.com/books?id=IfLGPRJDfqgC&lpg=PA389 |titolo=Liquid phase epitaxy of electronic, optical, and optoelectronic materials|editore=Wiley|anno=2007|isbn=978-0-470-85290-3|p=389|citazione=...faceted structures are of interest for solar cells, LEDs, thermophotovoltaic devices, and detectors in that nonplanar surfaces and facets can enhance optical coupling and light-trapping effects, [with example microphotograph of a faceted crystal substrate].|lingua=en}}</ref> La forma ideale per l'emissione sarebbe quindi sferica, in modo da non avere superfici su cui i fotoni impattano con angolo superiore a quello critico. Un'altra soluzione, quella fisicamente utilizzata, prevede di realizzare il diodo con una forma emisferica, la cui superficie piatta agisce da specchio cosicché i fotoni siano riflessi indietro ed escano dalla metà sferica.<ref>{{Cita libro|autore=John Dakin|autore2=Robert G. W. Brown|url=https://books.google.com/books?id=3GmcgL7Z-6YC&lpg=PA356 |titolo=Handbook of optoelectronics, Volume 2|editore=Taylor & Francis|anno=2006|isbn=0-7503-0646-7|p=356|citazione=Die shaping is a step towards the ideal solution, that of a point light source at the center of a spherical semiconductor die.|lingua=en}}</ref>