發(fā)光二極管工作原理及應用

1、發(fā)光二極管（light emitting diode，LED）,機電工程學院 朱青青,本節(jié)知識點,半導體 ——導電能力介于導體和絕緣體之間,物質根據(jù)其導電能力（電阻率）分,,1.半導體基礎知識,最常用的半導體材料,原子結構示意圖,平面結構,立體結構,本征半導體,＊本征半導體——完全純凈的半導體(提純的晶體),本征激發(fā)產生電子和空穴,自由電子,空穴,載流子,在外電場作用下,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

2、,,,,在外電場作用下,,在外電場作用下,,,,,,,,,,,,,,,在外電場作用下,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,價電子填補空穴而使空穴移動，形成空穴電流,在外電場作用下,但是本征半導體中的自由電子和空穴的數(shù)量極少，所以可以在里面摻入微量雜質（元素），使其導電性能增強。,所以就有了P型半導體和N型半導體,2.P型半導體（摻入3個價電子元素）,2.N型半導體（摻入5個價電子元素）,3.PN結,P型區(qū),N型區(qū),(2

3、)隨著內電場由弱到強的建立,少子漂移從無到有,逐漸加強,而擴散運動逐漸減弱, 形成平衡的PN結。,(1)多子的擴散運動產生空間電荷區(qū)建立內電場,（1）PN結(PN Junction)的形成,多子的擴散,多子的擴散,P型半導體和N型半導體結合面的特殊薄層,17,,,,（2）PN結的正向特性（外加正向電壓）,P,N,,內電場,,外電場,,A、正向偏壓的接法：P區(qū)接高電位，N區(qū)接低電位,B、正向偏壓削弱內電場，有利多子的擴散運動，使PN結空間

4、電荷區(qū)變窄；,,,PN結為導通狀態(tài),,,,,,18,D、反向偏壓PN結為截止狀態(tài)，外電路電流接近為O，PN結呈現(xiàn)的反向電阻很大,,,,P,N,,內電場,,,A、反向偏壓的接法：P區(qū)接低電位，N區(qū)接高電位,B、反向偏壓內電場增強，不利多子擴散運動，有利于少子的漂移運動，形成反向電流IR，IR很小，硅管為納安數(shù)量級，鍺管為微安數(shù)量級。,,,,,,I少子,PN結為截止狀態(tài),,,,,C、反向偏壓，使PN結空間電荷區(qū)變寬。,D、反向偏壓PN結為截

5、止狀態(tài)，外電路電流接近為O，PN結呈現(xiàn)的反向電阻很大,（3）PN結的反向特性（外加反向電壓）,4.發(fā)光二極管的工作原理,將PN結加上相應的電極引線和管殼，就成為二極管。,發(fā)光二極管的工作原理,半導體發(fā)光二極管的結構示意圖,發(fā)光二極管，是利用正向偏置PN結中電子與空穴的復合輻射發(fā)光的，是自發(fā)輻射發(fā)光。,光的顏色視做成PN結的材料和發(fā)光的波長而定，而波長與材料濃度有關。如采用磷砷化鎵可以發(fā)出紅光或黃光；采用磷化鎵 則發(fā)出綠光。,LED應用,