发光二极管的工作原理

LED就像一个正常的p n交界处二极管,但具有发光性质。它的建筑和工作可以解释如下。

工作的领导

与普通二极管一样,LED二极管在正向偏置时工作。在这种情况下,n型半导体比形成P-n结的p型重掺杂。当前向前偏置时,潜在的屏障降低,并且电子和孔在耗尽层(或有源层)上组合,光或光子在所有方向上发射或辐射。典型的数字吹,显示在正向偏置上的发光到期电子孔对。工作的领导
LED二极管中光子发射后面的解释位于固体的能带理论中。根据该理论,电子孔组合是否会发出光子,而不是取决于材料是否具有直接带隙或间接带隙。具有直接带隙的那些半导体材料是发射光子的半导体材料。在直接的带隙材料中,传导带的能量水平的底部直接位于能量Vs动量(波矢量'k')图上的价带的最顶层能级。当电子和孔重组时,能量E =Hν对应于能量间隙△(EV)以光能或光子的形式逃逸,其中H是普通的恒定,并且是光的频率。
直接乐队差距

直接乐队差距
而间接带隙本质上是无辐射的,因为导带底部与价带顶部不重合,对应的能量大多以热的形式给出。例如Si, Ge等。
间接带隙

间接带隙
具有直接带隙的材料是砷化镓(GaAs),这是一种化合物半导体,用于led。掺杂原子被添加到砷化镓中,就会发出各种各样的颜色。led中使用的一些材料有:

  • 砷化铝镓(AlGaAs) -红外。
  • 砷化镓磷化砷(GaAsp) - 红色,橙色,黄色。
  • 铝镓磷化镓(Algap) - 绿色。
  • 铟镓氮化镓(Ingan) - 蓝色,蓝绿色,近紫外线。
  • 硒化锌(ZnSe) - 蓝色。

LED的物理结构

LED以这样的方式构造,使得发出的光不会被重新吸收到材料中。因此,确保了电子空穴重组在表面上进行。
LED的物理结构
上图显示了两个不同的构造LED P-N结的方式。p型层变薄并在n型衬底上生长。连接在P-N结的两侧的金属电极用作外部电连接的节点。发光二极管P-n结在圆顶形透明壳体中被包裹在圆顶形透明壳体中,使得光在所有方向和最小内反射中均匀地发射。
LED的物理结构
LED的较大腿代表正极或阳极。

具有超过2条腿的LED也是如3,4和6个引脚配置,以在相同的LED封装中获得多色。可提供表面安装的LED显示屏,可安装在PCB上。

LED的额定电流只有几十毫安。因此,有必要将一个高电阻串联起来。LED的正向压降比普通二极管大得多,约为1.5 ~ 3.5伏。

白光LED或白色LED灯

这些天,LED灯,灯泡,街道照明正变得非常受欢迎,因为与白炽灯泡相比,由于每单位输入功率(以毫瓦)的光输出而言,LED效率非常高。因此,对于通用灯,白光优选。为了在LED的帮助下生产白光,使用了两种方法:

  1. 混合三原色RGB产生白光。该方法具有高量子效率。
  2. 另一种方法是用不同颜色的磷光体涂覆一种颜色的LED,以产生白光。该方法是商业地流行的,用于制造LED灯泡和灯光。

发光二极管的应用

  • 电子显示器,如oled、微led、量子点等。
  • 作为LED指示灯。
  • 在远程控制。
  • 照明。
  • 光隔离器。
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