Il existe plusieurs types de dispositifs semi-conducteurs utilisés pour émettre de la lumière. Les LED et les diodes laser sont très couramment utilisées dans les lampes de poche, les appareils médicaux, les feux de signalisation, etc. mais la principale différence entre ces deux dispositifs réside dans le principe de fonctionnement.
La nature de la lumière émise par ces dispositifs est également différente et a donc des applications différentes.
LED vs diode laser
La principale différence entre la LED et la diode laser est que le principe de fonctionnement de la LED est basé sur l’électroluminescence, c’est-à-dire que les charges se recombinent à la jonction et émettent de l’énergie sous forme de photons. En revanche, le principe de fonctionnement d’une diode laser est basé sur l’émission stimulée.
La diode laser émet de l’énergie lumineuse lorsque les charges majoritaires et minoritaires (électrons et trous) se recombinent dans la jonction p-n à polarisation directe.
Les électrons et les trous sont à des niveaux d’énergie différents. Ainsi, lorsque les premiers sautent de la bande de conduction à la bande de valence, une certaine quantité d’énergie est libérée et utilisée pour émettre de la lumière.
Les diodes laser sont largement utilisées dans les télécommunications et les principaux composants de ce dispositif sont la photodiode, le laser, la lentille de verre à l’avant et la fibre.
Les diodes laser fonctionnent sur le principe de l’émission stimulée et la concentration des porteurs de charge est très élevée dans les diodes laser.
Qu’est-ce qu’une LED ?
Un dispositif LED est décrit comme une diode à jonction p-n à partir de laquelle la lumière est émise lorsque le courant la traverse.
Dans la zone de jonction, les électrons du côté n se combinent avec les trous du côté p et émettent suffisamment d’énergie sous forme de lumière (et de chaleur également).
L’énergie lumineuse ainsi formée est rayonnée par la jonction de la diode. Les diodes uniques sont utilisées pour faire des points décimaux alors que plusieurs diodes sont utilisées ensemble pour former un segment de ligne.
Pour comprendre le fonctionnement d’une diode électroluminescente, il faut comprendre la théorie quantique car elle est liée au mouvement des électrons des niveaux d’énergie supérieurs aux niveaux inférieurs.
Lors de la construction d’une LED, elle est connectée en polarisation directe afin que le courant circule dans le sens direct. Les électrons se déplacent dans la direction opposée.
Comme il y a un écart d’énergie entre la bande de conduction et la bande de valence, la différence de cette énergie est égale à l’énergie des photons.
L’utilisation des LED dans les écrans électroniques présente plusieurs avantages. Par exemple, l’intensité des lumières LED peut être contrôlée de manière très souple et, contrairement aux diodes laser, elles émettent différentes couleurs telles que le vert, le rouge, le jaune, etc.
Elles sont également très économiques, que ce soit à des fins domestiques ou industrielles.
Qu’est-ce qu’une diode laser ?
Les diodes laser sont largement utilisées, notamment à des fins scientifiques et médicales. La lumière qui est émise par une diode laser forme un faisceau étroit et peut donc être facilement lancée à partir d’une fibre optique.
La monochromaticité est l’une des principales caractéristiques de la lumière émise par les diodes laser. Comme elles ne contiennent qu’une seule couleur, elles ont de larges applications médicales.
Les faisceaux lumineux émis par les diodes laser sont également cohérents, ce qui signifie qu’il n’y a qu’une seule longueur d’onde présente. Il existe deux classes de diodes laser, une qui peut émettre de la lumière par elle-même et une autre qui utilise une source externe.
Le laser a un très grand avantage : la lumière peut voyager sur de très longues distances. Outre le fait qu’elle peut parcourir de longues distances, l’utilisation des diodes laser présente d’autres avantages.
Par exemple, les diodes laser consomment peu d’énergie, elles peuvent fonctionner pendant de longues heures, le coût de fabrication de cet équipement est également faible, et grâce à leur petite taille, elles sont facilement transportables.
Parmi plusieurs avantages, les diodes laser présentent également quelques inconvénients.
L’inconvénient le plus important est que la lumière émise par le laser est nocive pour nos yeux et que les performances de l’appareil varient en raison de l’augmentation de la température (vulnérabilité à la haute température).
Différence entre les LED et les diodes laser
- Le principe de fonctionnement des LED et des diodes laser est différent. Alors que la première fonctionne par électroluminescence, la seconde fonctionne par émission stimulée.
- Le courant de commande des LED est plus important que celui des diodes laser.
- La LED se situe dans une gamme de largeur de bande très large (10THz à 50THz) alors que les diodes laser se situent dans une gamme de largeur de bande très étroite (1MHz à 2MHz).
- Dans les LED, la concentration des porteurs de charge est beaucoup plus faible que dans les diodes laser.
- La LED a une zone de jonction plus large et donc la lumière passe à travers un espace très large alors que les diodes laser ont une zone de jonction très étroite.
Conclusion
Les LED et les diodes laser ont des applications variées dans différents domaines. Les téléviseurs à LED sont très répandus de nos jours, ce qui leur confère une grande importance sur le marché des appareils électroniques.
Les diodes électroluminescentes sont utilisées pour diverses opérations dynamiques, car le temps de commutation des diodes électroluminescentes (temps d’allumage et d’extinction) est inférieur à une nanoseconde.
Le grand avantage des LED par rapport aux diodes laser est que les LED sont très économiques alors que les lasers sont comparativement très chers.
C’est pourquoi les instruments scientifiques et aussi ceux utilisés par le corps médical sont très coûteux. Mais les diodes laser ne sont pas adaptées aux opérations de haute puissance.