LED 發(fā)光二極管更新時(shí)間：2006-9-12 3:15:43 作者：佚名 來(lái)源：全網(wǎng)電子半導(dǎo)體發(fā)光器件包括半導(dǎo)體發(fā)光二極管（簡(jiǎn)稱(chēng) LED）、數(shù)碼管、符 號(hào)管、米字管及點(diǎn)陣式顯示屏（簡(jiǎn)稱(chēng)矩陣管）等。事實(shí)上，數(shù)碼管、符號(hào)管、米 字管及矩陣管中的每個(gè)發(fā)光單元都是一個(gè)發(fā)光二極管。 半導(dǎo)體發(fā)光二極管工作原理、 一、 半導(dǎo)體發(fā)光二極管工作原理、特性及應(yīng)用 （一）LED 發(fā)光原理 ??發(fā)光二極管是由Ⅲ-Ⅳ族化合物， GaAs 如 （砷化鎵） GaP 、 （磷化鎵） GaAsP 、 （磷砷化鎵）等半導(dǎo)體制成的，其核心是 PN 結(jié)。因此它具有一般 P-N 結(jié)的 I-N 特性，即正向?qū)?，反?截止、擊穿特性。此外，在一定條件下，它還具有發(fā) 光特性。在正向電壓下，電子由 N 區(qū)注入 P 區(qū)，空穴由 P 區(qū)注入 N 區(qū)。進(jìn)入對(duì) 方區(qū)域的少數(shù)載流子（少子）一部分與多數(shù)載流子（多子）復(fù)合而發(fā)光，如圖 1 所示。假設(shè)發(fā)光是在 P 區(qū)中發(fā)生的， 那么注入的電子與價(jià)帶空穴直接復(fù)合而發(fā)光， 或者 先被發(fā)光中心捕獲后，再與空穴復(fù)合發(fā)光。除了這種發(fā)光復(fù)合外，還有些電子被非發(fā)光中心（這個(gè)中心介于導(dǎo)帶、介帶中間附近）捕獲，而后再與空穴復(fù)合，每 次釋放的能量不大，不能形成可見(jiàn)光。

發(fā)光的復(fù)合量相對(duì)于非發(fā)光復(fù)合量的比例 越大，光量子效率越高。由于復(fù)合是在少子擴(kuò)散區(qū)內(nèi)發(fā)光的，所以光僅在靠近 PN 結(jié)面數(shù) ?m 以內(nèi)產(chǎn)生。理論和實(shí)踐證明，光的峰值波長(zhǎng) λ 與發(fā)光區(qū)域的半導(dǎo) 體材料禁帶寬度Ｅg 有關(guān)， λ≈1240/Eg 即 （mm） 式中 Eg 的單位為電子伏特 （eV） 。 若能產(chǎn)生可見(jiàn)光（波長(zhǎng)在 380nm 紫光～780nm 紅光），半導(dǎo)體材料的 Eg 應(yīng)在 3.26～1.63eV 之間。比紅光波長(zhǎng)長(zhǎng)的光為紅外光?，F(xiàn)在已有紅外、紅、黃、綠及 藍(lán)光發(fā)光二極管，但其中藍(lán)光二極管成本、價(jià)格很高led發(fā)光二極管，使用不普遍。（二）LED 的特性 ?1．極限參數(shù)的意義 ?（1）允許功耗 Pm:允許加于 LED 兩端正向直流電壓與流過(guò)它的電流之積的最 大值。超過(guò)此值，LED 發(fā)熱、損壞。 ?（2）最大正向直流電流 IFm：允許加的最大的正向直流電流。超過(guò)此值可損 壞二極管。 ?（3）最大反向電壓 VRm：所允許加的最大反向電壓。超過(guò)此值，發(fā)光二極管 可能被擊穿損壞。 ?（4）工作環(huán)境 topm:發(fā)光二極管可正常工作的環(huán)境溫度范圍。低于或高于此溫 度范圍，發(fā)光二極管將不能正常工作，效率大大降低。

?2．電參數(shù)的意義 ?（1）光譜分布和峰值波長(zhǎng)：某一個(gè)發(fā)光二極管所發(fā)之光并非單一波長(zhǎng)，其波 長(zhǎng)大體按圖 2 所示。由圖可見(jiàn)，該發(fā)光管所發(fā)之光中某一波長(zhǎng) λ0 的光強(qiáng)最大， 該波長(zhǎng)為峰值波長(zhǎng)。 ?（2）發(fā)光強(qiáng)度 IV：發(fā)光二極管的發(fā)光強(qiáng)度通常是指法線（對(duì)圓柱形發(fā)光管是 指其軸線）方向上的發(fā)光強(qiáng)度。若在該方向上輻射強(qiáng)度為（1/683）W/sr 時(shí)，則 發(fā)光 1 坎德拉（符號(hào)為 cd）。由于一般 LED 的發(fā)光二強(qiáng)度小，所以發(fā)光強(qiáng)度常 用坎德拉(mcd)作單位。?（3）光譜半寬度 ?λ:它表示發(fā)光管的光譜純度.是指圖 3 中 1/2 峰值光強(qiáng)所對(duì) 應(yīng)兩波長(zhǎng)之間隔. ?（4）半值角 θ1/2 和視角：θ1/2 是指發(fā)光強(qiáng)度值為軸向強(qiáng)度值一半的方向與發(fā) 光軸向（法向）的夾角。半值角的 2 倍為視角（或稱(chēng)半功率角）。 ?圖 3 給出的二只不同型號(hào)發(fā)光二極管發(fā)光強(qiáng)度角分布的情況。中垂線（法線） AO 的坐標(biāo)為相對(duì)發(fā)光強(qiáng)度（即發(fā)光強(qiáng)度與最大發(fā)光強(qiáng)度的之比）。顯然，法線 方向上的相對(duì)發(fā)光強(qiáng)度為 1，離開(kāi)法線方向的角度越大，相對(duì)發(fā)光強(qiáng)度越小。由 此圖可以得到半值角或視角值。（5）正向工作電流 If：它是指發(fā)光二極管正常發(fā)光時(shí)的正向電流值。

在實(shí)際使 用中應(yīng)根據(jù)需要選擇 IF 在 0.6·IFm 以下。 ?（6）正向工作電壓 VF：參數(shù)表中給出的工作電壓是在給定的正向電流下得到 的。一般是在 IF=20mA 時(shí)測(cè)得的。發(fā)光二極管正向工作電壓 VF 在 1.4～3V。 在外界溫度升高時(shí)，VF 將下降。 ?（7）V-I 特性：發(fā)光二極管的電壓與電流的關(guān)系可用圖 4 表示。在正向電壓 正小于某一值（叫閾值）時(shí)，電流極小led發(fā)光二極管，不發(fā)光。當(dāng)電壓超過(guò)某一值后，正向電 流隨電壓迅速增加，發(fā)光。由 V-I 曲線可以得出發(fā)光管的正向電壓，反向電流及 反向電壓等參數(shù)。正向的發(fā)光管反向漏電流 IR

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