發(fā)光二極管為啥會(huì)發(fā)光_發(fā)光二極管為什么

發(fā)光二極管為啥會(huì)發(fā)光_發(fā)光二極管為什么

二極管是半導(dǎo)體裝置中最常見的裝置，大部分的半導(dǎo)體是將半導(dǎo)體材料混合在一起的（原子和其他物質(zhì)）發(fā)光二極管導(dǎo)體材料通常是鋁砷化稼，在純鋁砷化稼中所有的原子都完美地與它們的鄰接結(jié)合，不留有自由電子連接電流。

光發(fā)光二極管確定光子的頻率，換言之，確定光的顏色，例如用于數(shù)字顯示時(shí)鐘。當(dāng)所有二極管發(fā)光時(shí)，幾乎都無效。在通常的二極管中，半導(dǎo)體材料本身通過吸引大量的光能而結(jié)束。發(fā)光二極管是在特定方向上覆蓋集中光的塑料燈泡。

原子發(fā)射的形式是由能量和動(dòng)力組成的小束，如無質(zhì)量的微粒子。這些粒子被稱為光子，是光的最基本單位。光子通過電子轉(zhuǎn)移發(fā)射。在原子中，電子在原子的四個(gè)周圍以軌道的形式移動(dòng)。電子在不同的軌道函數(shù)中具有不同的能量。

通常，具有較大能量的電子從核軌道移動(dòng)。當(dāng)電子從一個(gè)較低的軌道跳到較高的軌道時(shí)，能量水平變高，反之，當(dāng)從較高的軌道函數(shù)下降到較低的軌道函數(shù)時(shí)，電子釋放能量。能量以光子的形式發(fā)射。更高的能量降低發(fā)射更高能量的光子，并且其高頻是特征。自由電子從p型層通過二極管落入空電子空穴。

這包括從導(dǎo)帶落下到較低的軌道函數(shù)，從而電子以光子的形式發(fā)射能量。這在任何二極管中都會(huì)發(fā)生。當(dāng)有二極管的物質(zhì)構(gòu)成時(shí)，只能看到光子。當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)硅二極管的原子例如電子落在相對(duì)短的距離原子上時(shí)，這樣排列。

結(jié)果，在電子頻率這么低的情況下，人是看不見的。發(fā)光二極管比以往的白熾燈泡有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。第一個(gè)是發(fā)光二極管沒有燈絲的話會(huì)被燒掉，所以壽命會(huì)變長。而且，發(fā)光二極管的小塑料燈泡提高了發(fā)光二極管的耐久性。也可以更容易地適應(yīng)現(xiàn)在的電子電路。

傳統(tǒng)的白熾燈泡的發(fā)光過程中，含有大量的熱量。這完全是能量的浪費(fèi)。因?yàn)閹缀跛械挠行щ娏鞫疾粫?huì)直接產(chǎn)生可見光，所以除非將燈作為發(fā)熱器使用。發(fā)光二極管所產(chǎn)生的熱量非常少，相對(duì)地，電能直接發(fā)光，對(duì)電能的需求大幅減少。

可見光發(fā)光二極管確定光子的頻率，換言之，間隙的大小確定光的顏色，例如在數(shù)字顯示時(shí)鐘中使用。當(dāng)所有二極管發(fā)光時(shí)，幾乎都無效。在通常的二極管中，半導(dǎo)體材料本身通過吸引大量的光能而結(jié)束。發(fā)光二極管是在特定方向上覆蓋集中光的塑料燈泡。發(fā)光二極管比以往的白熾燈泡有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。第一個(gè)是發(fā)光二極管沒有燈絲的話會(huì)被燒掉，所以壽命會(huì)變長。而且，發(fā)光二極管的小塑料燈泡提高了發(fā)光二極管的耐久性。

也可以更容易地適應(yīng)現(xiàn)在的電子電路。傳統(tǒng)的白熾燈泡的發(fā)光過程中，含有大量的熱量。這完全是能量的浪費(fèi)。因?yàn)閹缀跛械挠行щ娏鞫疾粫?huì)直接產(chǎn)生可見光，所以除非將燈作為發(fā)熱器使用。發(fā)光二極管所產(chǎn)生的熱量非常少，相對(duì)地，電能直接發(fā)光，對(duì)電能的需求大幅減少。到現(xiàn)在為止，因?yàn)槭怯孟冗M(jìn)半導(dǎo)體材料制造的，所以發(fā)光二極管大部分的照明用途都太貴了。

半導(dǎo)體器件的價(jià)格在過去的10年間大幅下降，但是在發(fā)光二極管更廣泛的應(yīng)用下可以選擇更劃算的照明，在不久的將來，發(fā)光二極管在世界技術(shù)上會(huì)發(fā)揮更大的作用。發(fā)光二極管LED是由半導(dǎo)體材料制成的正向偏置PN結(jié)二極管。在PN結(jié)向兩端注入正向電流時(shí)，注入的非平衡載流子（電子-空穴對(duì)）在擴(kuò)散過程中復(fù)合發(fā)光，該發(fā)光過程主要對(duì)應(yīng)于光的自發(fā)發(fā)光過程。根據(jù)光輸出的位置，發(fā)光二極管被分成面發(fā)光型和邊發(fā)光型。

我們最常用的LED是InGaAsP/InP雙異質(zhì)結(jié)邊緣發(fā)光二極管。發(fā)光二極管的發(fā)光原理也可以用PN結(jié)的帶結(jié)構(gòu)來說明。所制備的半導(dǎo)體發(fā)光二極管材料是再摻雜的，在熱平衡狀態(tài)的N區(qū)中遷移率高的電子多，遷移率比P區(qū)低的空穴多。

PN結(jié)由于屏障層的限制，通常兩者不會(huì)產(chǎn)生自然復(fù)合。另一方面，當(dāng)對(duì)PN結(jié)施加正向電壓時(shí)，信道導(dǎo)帶中的電子能夠避開PN結(jié)的屏障而進(jìn)入P區(qū)側(cè)。于是，在PN結(jié)附近稍微偏向P區(qū)側(cè)的地方，當(dāng)處于高能量狀態(tài)的電子遇到空穴時(shí)，產(chǎn)生發(fā)光復(fù)合。

這樣的發(fā)光復(fù)合體發(fā)出的光屬于自發(fā)輻射，輻射的波長由材料的禁止帶寬Eg決定發(fā)光二極管可靠性高，室溫下連續(xù)工作時(shí)間長，光功率過濾63？有電流線性度好等顯著的優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)檫@個(gè)技術(shù)比較成熟，所以價(jià)格非常便宜。因此，在一些簡單的光纖傳感器設(shè)計(jì)中，如果LED恰當(dāng)，則如果選擇作為光源，則能夠大幅降低傳感器整體的成本。

但是，LED的發(fā)光機(jī)構(gòu)決定有很多不足，例如輸出功率小、發(fā)光角大、譜線寬度、響應(yīng)速度低等。因此，在需要功率高、調(diào)制速度快、單色性好的光源的傳感器設(shè)計(jì)中，不得不以成本提高為代價(jià)選擇其他更高性能的光源。由于不同材料的禁止帶寬不同，所以不同材料發(fā)光二極管可以發(fā)射不同波長的光。另外，由于部分材料的成分和摻雜不同，例如具有復(fù)雜的帶結(jié)構(gòu)，并且相應(yīng)地存在間接過渡輻射等，因此存在各種各樣的發(fā)光二極管。