LED原理及特性

發(fā)光原理

發(fā)光二管是由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)?，反向截止、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)μm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)，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(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。使用不普遍。

?特性

（1）允許功耗Pm:允許加于LED兩端正向直流電壓與流過(guò)它的電流之積的大值。超過(guò)此值，LED發(fā)熱、損壞。

（2）大正向直流電流IFm：允許加的大的正向直流電流。超過(guò)此值可損壞二管。

（3）大反向電壓VRm：所允許加的大反向電壓。超過(guò)此值，發(fā)光二管可能被擊穿損壞。

（4）工作環(huán)境topm:發(fā)光二管可正常工作的環(huán)境溫度范圍。低于或高于此溫度范圍，發(fā)光二管將不能正常工作，效率大大降低。

（5）打開電源時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生火花，從而在危險(xiǎn)空間不會(huì)因火花而發(fā)生爆炸的可能，達(dá)到防爆的效果，所以叫防爆手電。