發(fā)光二極管原理

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發(fā)光二極管是由ⅲ-ⅳ族化合物，如gaas（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)ǎ聪颡そ刂埂舸┨匦浴４送猓谝欢l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，不能形成可見光。發(fā)光的復(fù)合量相對于非發(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)μm以內(nèi)產(chǎn)生。理論和實(shí)踐證明，光的峰值波長λ與發(fā)光區(qū)域的半導(dǎo)體材料禁帶寬度ｅg有關(guān)，即λ≈1240/eg（mm）式中eg的單位為電子伏特（ev）。若能產(chǎn)生可見光（波長在380nm紫光～780nm紅光），半導(dǎo)體材料的eg應(yīng)在3.26～1.63ev之間。比紅光波長長的光為紅外光。現(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、價格很高，使用普遍。

發(fā)光二極管工作條件

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led是一種電流驅(qū)動的低電壓單向?qū)?a href="http://www.hoppecoke.com/news/show-909.html" target="_blank">電器件，為保證led正常工作，必須滿足以下幾個方面的基本要求。

（1）輸入直流電壓必須不低于led的正向電壓降，否則，led不會導(dǎo)通而發(fā)光。

（2）采用直流電流或單向脈沖電流驅(qū)動，當(dāng)驅(qū)動并聯(lián)的led或led串時，要求恒流而不是恒壓供電。

圖1給出了隨機(jī)抽取的6只白光led（其中a商標(biāo)和b商標(biāo)各3只）的正向電流if隨正向電壓tie變化的關(guān)系曲線。如果用恒定電壓驅(qū)動這6只（相并聯(lián)）led，它們之間的正向電流相差較大，例如用3．4v驅(qū)動，正向電流范圍為l0～44ma，這就使得各只ledˉ的亮度和色度存在較大的差異。

led所允許的額定電流（30ma）隨溫度的升高而減小，如圖2所示。由該圖可知，當(dāng)環(huán)境溫度升至50c時，額定電流降至20ma，在此情況下，為防止led燒毀，驅(qū)動電流必須限制在20ma之內(nèi)。因此，為避免led的驅(qū)動電流超過最大額定值，影響其可靠性，同時為獲得預(yù)期的亮度要求，保證各個led亮度和色度的一致性，應(yīng)采用恒定電流驅(qū)動方式，而不是恒壓方式。

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