發(fā)光二極管的工作原理及工作條件 |
發(fā)布時間:2022-07-11 14:01:53 |
半導體硅不是單向?qū)щ娦裕琍-N結(jié)才有單向?qū)щ娦浴6鳳-N結(jié)要用到硅做主要材料。 先看二極管的原理。 二極管有一個P結(jié)和一個N結(jié)構(gòu)成,其中P結(jié)摻雜(比如加入硼),另一個摻其他不同的雜質(zhì)雜(比如磷),將兩個結(jié)的材料健和連接起來就形成了P-N結(jié),也就是二極管。這樣電子就能從摻雜的一邊經(jīng)過先,在電場力的作用下,穿過另一個摻雜的一邊。形成回路。但不能從另一個摻雜的一邊先過。于是就形成了單向?qū)щ娦浴_@就是二極管原理。 發(fā)光二極管,就是在P-N結(jié)中介入了一層活性物質(zhì)。LED發(fā)光就靠這層活性物質(zhì)。當電子從一個結(jié)出來時,大部分電子會掉到地能帶。而出于不穩(wěn)定激發(fā)態(tài)的活性物質(zhì)的活性原子。獲得電子的能量后放出光子。放出N多光子后,這時宏觀上就看到LED發(fā)光了。 是一個電能轉(zhuǎn)化成光能的過程。 ![]() 發(fā)光二極管簡稱為LED,是通過電子和空穴的復合發(fā)射能量發(fā)射而在照明領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的一般發(fā)光元件。發(fā)光二極管可以有效地將電能轉(zhuǎn)換成光能,在現(xiàn)代社會中有照明、平板顯示、醫(yī)療設(shè)備等廣泛的用途。 該電子部件于1962年登場,初期只發(fā)射低光度的紅光,之后發(fā)展出其他單色光的版本,能發(fā)光的光擴展到可見光、紅外線、紫外線,光度也提高了很多。用途也在初期時作為燈、顯示板等。 隨著技術(shù)的進步,發(fā)光二極管廣泛應(yīng)用于顯示器和照明。 發(fā)光二極管和普通二極管一樣由pN結(jié)組成,并且還具有單向?qū)щ娦浴.斚虬l(fā)光二極管施加正向電壓時,從p區(qū)域注入到N區(qū)域的空穴和從N區(qū)域注入到p區(qū)域的電子以pN接合附近的幾微米分別與N區(qū)域的電子和p區(qū)域的空穴復合,生成自發(fā)輻射的熒光。 不同半導體材料中電子和空穴的能量狀態(tài)不同。當電子和空穴復合時,發(fā)射的能量多少有些不同,發(fā)射的能量越多,發(fā)射的光的波長越短。常用的是紅色、綠色或黃色二極管。發(fā)光二極管的反破壞電壓大于5伏特。其正向螺栓放大器特性曲線很急,為了控制通過二極管的電流,在使用時必須串聯(lián)連接限流電阻。 發(fā)光二極管的核心部分是由p型半導體和N型半導體構(gòu)成的晶片,在p型半導體和N型半導體之間有被稱為pN結(jié)的轉(zhuǎn)換層。在一些半導體材料的pN結(jié)中,當注入的少數(shù)載波與多個載波復合時,多余的能量以光的形式釋放,電能直接轉(zhuǎn)換成光能。 如果向pN接合施加逆電壓,少數(shù)載流子難以注入,因此不會發(fā)光。當處于正動作狀態(tài)(即兩端施加正電壓)時,當電流從LED陽極流向陰極時,半導體晶體從紫外線到紅外線發(fā)出不同顏色的光線,光的強弱與電流有關(guān)。 |