一、 半导体发光二极管工作原理、特性及应用
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0 （一）LED发光原理
+C;ZO6%w y- k?_$ M 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。
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c Yx=8~- 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。
N-^\X3X g|<)J-`Q 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
X2@mQ&n 度Ｅg有关，即
~ p; <H dQM# -t4* ????λ≈1240/Eg（mm）
4:r^6m%% >|0yH9af 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。
P},S[GaZ VK`_ Qc#B （二）LED的特性
uW>AH@Pij -Kg@Sj/U}R 1．极限参数的意义
yD1*^~ loJ e::5|6x （1）允许功耗Pm:允许加于LED两端正向直流电压与流过它的电流之积的最大值。超过此值，LED发热、损坏。
Y@eHp-[ 1@)]+* F*z （2）最大正向直流电流IFm：允许加的最大的正向直流电流。超过此值可损坏二极管。
SJU93n"G/ {J})f>x<xM （3）最大反向电压VRm：所允许加的最大反向电压。超过此值，发光二极管可能被击穿损坏。
i`& yPw 1 \YX | （4）工作环境topm:发光二极管可正常工作的环境温度范围。低于或高于此温度范围，发光二极管将不能正常工作，效率大大降低。
n_ Um)GI> C,2IET 2．电参数的意义
I.x0$ac7 vCH >Fj"7 （1）光谱分布和峰值波长：某一个发光二极管所发之光并非单一波长，其波长大体按图2所示。
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"]c:V4S#`A 由图可见，该发光管所发之光中某一波长λ0的光强最大，该波长为峰值波长。
