LED 发光二极管更新时间：2006-9-12 3:15:43 作者：佚名 来源：全网电子半导体发光器件包括半导体发光二极管（简称 LED）、数码管、符 号管、米字管及点阵式显示屏（简称矩阵管）等。事实上，数码管、符号管、米 字管及矩阵管中的每个发光单元都是一个发光二极管。 半导体发光二极管工作原理、 一、 半导体发光二极管工作原理、特性及应用 （一）LED 发光原理 ??发光二极管是由Ⅲ-Ⅳ族化合物， GaAs 如 （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。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 ?m 以内产生。理论和实践证明，光的峰值波长 λ 与发光区域的半导 体材料禁带宽度Ｅg 有关， λ≈1240/Eg 即 （mm） 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led发光二极管，使用不普遍。（二）LED 的特性 ?1．极限参数的意义 ?（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。 ?（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。 ?（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。 ?（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。
?2．电参数的意义 ?（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。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。 ?（2）发光强度 IV：发光二极管的发光强度通常是指法线（对圆柱形发光管是 指其轴线）方向上的发光强度。若在该方向上辐射强度为（1/683）W/sr 时，则 发光 1 坎德拉（符号为 cd）。由于一般 LED 的发光二强度小，所以发光强度常 用坎德拉(mcd)作单位。?（3）光谱半宽度 ?λ:它表示发光管的光谱纯度.是指图 3 中 1/2 峰值光强所对 应两波长之间隔. ?（4）半值角 θ1/2 和视角：θ1/2 是指发光强度值为轴向强度值一半的方向与发 光轴向（法向）的夹角。半值角的 2 倍为视角（或称半功率角）。 ?图 3 给出的二只不同型号发光二极管发光强度角分布的情况。中垂线（法线） AO 的坐标为相对发光强度（即发光强度与最大发光强度的之比）。显然，法线 方向上的相对发光强度为 1，离开法线方向的角度越大，相对发光强度越小。由 此图可以得到半值角或视角值。（5）正向工作电流 If：它是指发光二极管正常发光时的正向电流值。
在实际使 用中应根据需要选择 IF 在 0.6·IFm 以下。 ?（6）正向工作电压 VF：参数表中给出的工作电压是在给定的正向电流下得到 的。一般是在 IF=20mA 时测得的。发光二极管正向工作电压 VF 在 1.4～3V。 在外界温度升高时，VF 将下降。 ?（7）V-I 特性：发光二极管的电压与电流的关系可用图 4 表示。在正向电压 正小于某一值（叫阈值）时，电流极小led发光二极管，不发光。当电压超过某一值后，正向电 流随电压迅速增加，发光。由 V-I 曲线可以得出发光管的正向电压，反向电流及 反向电压等参数。正向的发光管反向漏电流 IR
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