发光二极管的发光原理

50年前人们已经了解半导体材料可产生光线的基本知识,第一个商用二极管产生于1960年。LED是英文light emitting diode(发光二极管)的缩写,发光二极管它的基本结构是一块电致发光的半导体材料,置于一个有引线的架子上,然后四周用环氧树脂密封,起到保护内部芯线的作用,所以LED的抗震性能好。

发光二极管的核心部分是由P型半导体和N型半导体组成的晶片,在P型半导体和N型半导体之间有一个过渡层,称为PN结。在某些半导体材料的PN结中,注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来,从而把电能直接转换为光能。PN结加反向电压,少数载流子难以注入,故不发光。这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管,通称LED。 当它处于正向工作状态时(即两端加上正向电压),电流从LED阳极流向阴极时,半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线,光的强弱与电流有关。

以下是传统发光二极管所使用的无机半导体物料和所它们发光的颜色

铝砷化镓(AlGaAs)-红色及红外线

铝磷化镓(AlGaP)-绿色

磷化铝铟镓(AlGaInP)-高亮度的橘红色,橙色,黄色,绿色

磷砷化镓(GaAsP)-红色,橘红色,黄色

磷化镓(GaP)-红色,黄色,绿色

氮化镓(GaN)-绿色,翠绿色,蓝色

铟氮化镓(InGaN)-近紫外线,蓝绿色,蓝色

碳化硅(SiC)(用作衬底)-蓝色

硅(Si)(用作衬底)-蓝色(开发中)

蓝宝石(Al2O3)(用作衬底)-蓝色

zincselenide(ZnSe)-蓝色

钻石(C)-紫外线

氮化铝(AlN),aluminiumgalliumnitride(AlGaN)-波长为远至近的紫外线

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