LED的發光原理

tags:    時間:2014-03-14 01:17:06
LED的發光原理簡介
         發光二極體是由Ⅲ-Ⅳ族化合物,如GaAs(砷化鎵)、GaP(磷化鎵)、GaAsP(磷砷化鎵)等半導體製……
LED的發光原理正文

    

     發光二極體是由Ⅲ-Ⅳ族化合物,如GaAs(砷化鎵)、GaP(磷化鎵)、GaAsP(磷砷化鎵)等半導體製成的,其核心是PN結。因此它具有一般P-N結的I-V特性,即正嚮導通,反向截止、擊穿特性。此外,在一定條件下,它還具有發光特性。在正向電壓下,電子由N區注入P區,空穴由P區注入N區。進入對方區域的少數載流子(少子)一部分與多數載流子(多子)複合而發光,如圖2所示。

     假設發光是在P區中發生的,那麼注入的電子與價帶空穴直接複合而發光,或者先被發光中心捕獲后,再與空穴複合發光。除了這種發光複合外,還有些電子被非發光中心(這個中心介於導帶、介帶中間附近)捕獲,而後再與空穴複合,每次釋放的能量不大,不能形成可見光。發光的複合量相對於非發光複合量的比例越大,光量子效率就高。由於複合是在少子擴散區內發光的,所以光僅在靠近PN結面數μm以內產生。

     理論和實踐證明,光的峰值波長λ與發光區域的半導體材料禁帶寬度Eg有關,即λ≈1240/Eg(mm);式中Eg的單位為電子伏特(eV)。若能產生可見光(波長在380nm紫光~780nm紅光),半導體材料的Eg應在3.26~1.63eV之間。比紅光波長長的光為紅外光。現在已有紅外、紅、黃、綠及藍光發光二極體,但其中藍光二極體成本、價格很高,使用不普遍。

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