發(fā)光二極管工作原理及應(yīng)用

1、發(fā)光二極管二極管二極管 單向?qū)щ?why?需要簡單了解的東西半導(dǎo)體P型半導(dǎo)體 N型半導(dǎo)體PN結(jié)半導(dǎo)體 導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間物質(zhì)根據(jù)其導(dǎo)電能力（電阻率）分半導(dǎo)體絕緣體導(dǎo)體1. 半導(dǎo)體最常用的半導(dǎo)體材料最常用的半導(dǎo)體材料鍺鍺硅硅+14284Si硅原子結(jié)構(gòu)示意圖+3228 18Ge鍺原子結(jié)構(gòu)示意圖4原子結(jié)構(gòu)示意圖+4硅、鍺原子的簡化模型平面結(jié)構(gòu)立體結(jié)構(gòu)+4+4+4+4+4+4+4+4+42. 本征半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體就是完全純凈的半導(dǎo)體(提純的晶體)本征激發(fā)產(chǎn)生電子和空穴自由電子空穴+4+4+4+4+4+4+4+4+4載流子+4+4+4+4+4+4+4+4+4U在外電場作用下+4+4+4+4+4

2、+4+4+4+4U在外電場作用下+4+4+4+4+4+4+4+4+4U在外電場作用下+4+4+4+4+4+4+4+4+4U在外電場作用下+4+4+4+4+4+4+4+4+4U價電子填補(bǔ)空穴而使空穴移動，形成空穴電流在外電場作用下但是本征半導(dǎo)體中的自由電子和空穴的數(shù)量極少，所以可以在里面摻入微量雜質(zhì)（元素），使其導(dǎo)電性能增強(qiáng)。所以就有了P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體P型半導(dǎo)體（摻入3個價電子元素）元素周期表P P型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體簡化模型簡化模型多數(shù)載流子少數(shù)載流子N型半導(dǎo)體（5價）元素周期表多數(shù)載流子電子少數(shù)載流子空穴N N型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體簡化模型簡化模型PN結(jié)P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體結(jié)合面的特殊薄層18

3、 平衡情況下的PN結(jié)P型區(qū)N型區(qū)內(nèi)建電場 PN結(jié)(2)隨著內(nèi)電場由弱到強(qiáng)的建立,少子漂移從無到有,逐漸加強(qiáng),而擴(kuò)散運(yùn)動逐漸減弱, 形成平衡的PN結(jié)。(1)多子的擴(kuò)散運(yùn)動產(chǎn)生空間電荷區(qū)建立內(nèi)電場1、PN結(jié)(PN Junction)的形成多子的擴(kuò)散多子的擴(kuò)散動畫演示19平衡情況下的PN結(jié)2、內(nèi)建電位差或內(nèi)建電壓：熱平衡情況下，PN結(jié)的寬度一定，在PN結(jié)兩端存在的電壓。P型區(qū)內(nèi)建電場 PN結(jié)201、PN結(jié)的正向特性（外加正向電壓） P N內(nèi)電場外電場正向電流IFA、正向偏壓的接法：P區(qū)接高電位，N區(qū)接低電位B、正向偏壓削弱內(nèi)電場，有利多子的擴(kuò)散運(yùn)動，使PN結(jié)空間電荷區(qū)變窄；C、正向偏壓時，PN結(jié)為導(dǎo)

4、通狀態(tài)，外電路電流IF很大，PN結(jié)呈現(xiàn)的正向電阻很小限流電阻RUPN結(jié)為導(dǎo)通狀態(tài)動畫演示21D、反向偏壓PN結(jié)為截止?fàn)顟B(tài)，外電路電流接近為O，PN結(jié)呈現(xiàn)的反向電阻很大 P N內(nèi)電場反向電流IRA、反向偏壓的接法：P區(qū)接低電位，N區(qū)接高電位B、反向偏壓內(nèi)電場增強(qiáng)，不利多子擴(kuò)散運(yùn)動，有利于少子的漂移運(yùn)動，形成反向電流IR，IR很小，硅管為納安數(shù)量級，鍺管為微安數(shù)量級。限流電阻R外電場UI少子PN結(jié)為截止?fàn)顟B(tài)2、PN結(jié)的反向特性（外加反向電壓）C、反向偏壓，使PN結(jié)空間電荷區(qū)變寬。D、反向偏壓PN結(jié)為截止?fàn)顟B(tài)，外電路電流接近為O，PN結(jié)呈現(xiàn)的反向電阻很大二極管將PN結(jié)加上相應(yīng)的電極引線和管殼，就成為

5、二極管23二極管的伏安特性IF /mA正向電流104030200.20.60.41.00.8UF/VUR/VIR/ A反向電流反向電壓正向電壓IS擊穿電壓UBR外加正向電壓很小時，正向電流很小幾乎為0，正向電壓超過一定數(shù)值時，二極管導(dǎo)通，電流增大很快。導(dǎo)通時，二極管兩端會產(chǎn)生正向壓降，硅管一般是0.60.7V，鍺管約0.20.3V半導(dǎo)體發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)示意圖示意圖PNP-N結(jié)結(jié)光輸出光輸出 發(fā)光二極管發(fā)光二極管（light emitting diode，LED），是利用正），是利用正向偏置向偏置PN結(jié)中電子與空穴的復(fù)合輻射發(fā)光的，是結(jié)中電子與空穴的復(fù)合輻射發(fā)光的，是自發(fā)自

6、發(fā)輻射發(fā)光輻射發(fā)光。光的顏色視做光的顏色視做成成PN結(jié)的材料結(jié)的材料和發(fā)光的波長和發(fā)光的波長而定，而波長而定，而波長與材料濃度有與材料濃度有關(guān)。如采用磷關(guān)。如采用磷砷化鎵可以發(fā)砷化鎵可以發(fā)出紅光或黃光出紅光或黃光；采用磷化鎵；采用磷化鎵 則發(fā)出綠光則發(fā)出綠光元素周期表LED應(yīng)用應(yīng)用利用利用LED進(jìn)行數(shù)字顯示，有點(diǎn)矩陣型和字段型兩種方式。進(jìn)行數(shù)字顯示，有點(diǎn)矩陣型和字段型兩種方式。圖圖2.1.4-1點(diǎn)矩陣型數(shù)字顯示點(diǎn)矩陣型數(shù)字顯示圖圖2.1.4-2 字段型數(shù)字顯示字段型數(shù)字顯示樹脂樹脂反射框反射框引線框架引線框架LED芯片芯片擴(kuò)散片擴(kuò)散片LED用于平面顯示，其優(yōu)點(diǎn)是：用于平面顯示，其優(yōu)點(diǎn)是：LED為固體為固體元件，可靠性高元件，可靠性高，可以可以做做大型顯示器大型顯示器。LED除用做顯示器件外，還可用做各種裝置、除用