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2023-01-13
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一、 半导体发光二极管工作原理、特性及应用
（一）LED 发光原理
发光二极管是由Ⅲ-Ⅳ族化合物，如 GaAs（砷化镓）、GaP（磷化镓）、GaAsP（磷砷化镓）
等半导体制成的，其核心是 PN 结。因此它具有一般 P-N 结的 I-N 特性，即正向导通，反向截止、
击穿特性。此外，在一定条件下，它还具有发光特性。在正向电压下，电子由 N 区注入 P 区，
空穴由 P 区注入 N 区。进入对方区域的少数载流子（少子）一部分与多数载流子（多子）复合
而发光，如图 1 所示。
图 1
假设发光是在 P 区中发生的，那么注入的电子与价带空穴直接复合而发光，或者先被发光中
心捕获后，再与空穴复合发光。除了这种发光复合外，还有些电子被非发光中心（这个中心介于
导带、介带中间附近）捕获，而后再与空穴复合，每次释放的能量不大，不能形成可见光。发光
的复合量相对于非发光复合量的比例越大，光量子效率越高。由于复合是在少子扩散区内发光的，
所以光仅在靠近 PN 结面数 µm 以内产生。
理论和实践证明，光的峰值波长 λ 与发光区域的半导体材料禁带宽度Ｅg 有关，即
λ≈1240/Eg （mm）
式中 Eg 的单位为电子伏特（eV）。若能产生可见光（波长在 380nm 紫光～780nm 红光），
半导体材料的 Eg 应在 3.26～1.63eV 之间。比红光波长长的光为红外光。现在已有红外、红、黄、
绿及蓝光发光二极管，但其中蓝光二极管成本、价格很高，使用不普遍。
（二）LED 的特性
1．极限参数的意义
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