Делаем невозможное: изобретаем светодиод.

Зачем изобретать то, что уже давно изобретено? Пройдя кем-то ранее проложенным путем, ты почувствуешь, что значит изобретать.
Светодиод (LED -  light-emitting diode) – это полупроводниковый прибор с электронно-дырочным переходом, в котором при протекании электрического тока в прямом направлении создается электромагнитное излучение, как правило, в видимом спектре (свет).
Первый светодиод был создан в 1962 году Джеймсом Р. «Боб» Биардом. Первый в мире практически применимый светодиод, разработал Ник Холоньяк в 1962 году, и таким образом, он считается «отцом современного светодиода». 
Для начала надо будет хорошо понять, что такое свет, и как его получают, ведь изобретения рождаются не из одной только фантазии, но в первую очередь из ясного понимания. Свет это электромагнитная волна. В ряде случаев свет проявляет себя как поток фотонов, энергия одного фотона Е = hv. Свет излучается при торможении электронов, например, при переходе электрона в атоме с верхнего уровня энергии E₂ на нижний E₁. Тогда hv = E₂ — E₁. И все! Однако это надо понимать очень хорошо. Правда из ранее изученного, нам потребуется еще знать, как работает полупроводниковый диод (p-n-переход).

Светодиод - источник света, а свет мы уже умеем получать, для этого надо: (ПОДСКАЗКА: ... )
Накачивать атом энергией можно по-разному: нагреванием, электрическим током и даже тем же светом. А наиболее удобным будет электрический ток, а из всех собраний атомов - контакт двух полупроводников: там электроны при переходе из одного полупроводника в другой прыгают с определенных уровней, а значит излучают ЭМ волну вполне определенной длины. Как это происходит можно посмотреть, поиграв с анимацией "Полупроводники." (Дождитесь загрузки. А перевод с английского у них получился кривеньким, приносим извинения. Не обращайте внимания). Расположите слева n-полупроводник (зелененький), а справа p-полупроводник (красненький), и подайте напряжение, скажем, +1 В. Электроны попадая в n-область имеют бо'льшую энергию, а попадая в p-область - меньшую. Избыток энергии может излучаться только в виде ЭМ волны.
Таким образом диод с p-n-переходом уже является нужным нам генератором ЭМ волн. Вот только излучает он, как правило, в инфракрасном диапазоне (тепло), а нам надо в оптическом.
И что делать? Подскажите! ПОДСКАЗКА: ...
А разность уровней (энергия излучаемого кванта) зависит от материалов и примеси к ним. Экспериментируя с разными полупроводниками (а их в природе на так много), удалось подобрать такие пары, для которых излучение при падении электрона из n-области в p-область лежит в диапазоне видимых волн. Ура! Мы придумали светодиод.

КЛИКНИТЕ: ДАЛЕЕ. КОНСТРУКЦИЯ СВЕТОДИОДА. На рисунке справа вы видите красный корпус светодиода из эпоксидной смолы. Внутри два контакта "+" и "-". На положительном электроде расположен сам кристалл с p-n-переходом, отрицательный электрод - прозрачный, сквозь него происходит излучение света. К нему приварен тонкий проводок - вывод, соединенный со второй ножкой диода. При подключении диода в прямом направлении через диод идет ток, энергия которого и создает излучение. КПД таких простеньких светодиодов не велик, светоотдача слабая. Они используются во всякого рода индикаторах.

А подумайте сами, как можно увеличить КПД и светоотдачу светодиода? ПОДСКАЗКА: ...
1. Увеличивая силу тока, мы увеличиваем число электронов, каждый из которых, проходя p-n-переход порождает дополнительный квант света. Правда большой ток одновременно приводит к большому выделению тепла, поэтому такой светодиод монтируют на теплоотводе (см. рис. вверху слева в окне анимации.)
2. Можно покрыть светодиод люминофором. Люминофор способен излучать свет своей длины волны при освещении его светом частотй (энергией квантов) выше, чем излучаемая им. Собирают светодиод в ультафиолетовом диапазоне, а один квант ультрафиолета даст нам 2-3 кванта видимого света (см. нижний рис.) На рис. вверху справа: мощная светодиодная матрица из ста светодиодов, покрытых слоем люминофора (желтого цвета).
А как нам получить светодиоды любого цвета? ПОДСКАЗКА: ...
Цвет света определяется энергией излучаемого кванта (его частотой - Е = hv), а в нашем случае эта энергия есть разница энергии электрона при переходе его из n-области в р-область. Отсюда понятно, что изменить цвет готового светодиода нельзя, а изготовить светодиод другого цвета можно, если изменить пару полупроводников в контакте p-n. На рисунке - светодиоды одинаковой конструкции, но разного цвета. Это достигается применением разных пар полупроводников.
А все-таки, как заставить один и тот же светодиод светиться разным цветом? Придумали? ПОДСКАЗКА: ...
Точнее монтируют три светодиода на одном кристалле. Такой светодиод имеет четыре ножки: одна общая и еще три для каждого из трех цветных диодов. Четыре ножки позволяют плавно менять яркость каждого из трех светодиодов и получать любые цветовые оттенки.
А как сделать не цветной, а белый светодиод? Думай, ученик, думай! ПОДСКАЗКА: ...
Напоминаем, особенности человеческого зрения таковы, что для получения любого цветового оттенка достаточно в нужной пропорции смешать три цвета, например, RGB - красный, зеленый, синий в нужной пропорции, а белый свет можно получить смешивая эти цвета в равной пропорции.

А вы знаете, где применяются светодиоды? ПОДСКАЗКА: ... Светодиоды применяются в качестве индикаторов включения приборов и индикаторов состояния. Но самое важное - это современные плоские мониторы и светодиодные панели для отражения разного рода изображений в мониторах компьютеров, телевизорах, смартфонах, рекламных и прочих панелях, где светодиодов содержится по несколько миллионов штук на экран. Также белые светодиоды применяют в качестве весьма экономичных ламп освещения.