LED發(fā)光二極管原理
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）等半導體制成的，其核心是PN結。因此它具有一般P-N結的I-N特性，即正向導通，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區注入P區，空穴由P區注入N區。進(jìn)入對方區域的少數載流子（少子）一部分與多數載流子（多子）復合而發(fā)光假設發(fā)光是在P區中發(fā)生的，那么注入的電子與價(jià)帶空穴直接復合而發(fā)光，或者先被發(fā)光中心捕獲后，再與空穴復合發(fā)光。除了這種發(fā)光復合外，還有些電子被非發(fā)光中心（這個(gè)中心介于導帶、介帶中間附近）捕獲，而后再與空穴復合，每次釋放的能量不大，不能形成可見(jiàn)光。發(fā)光的復合量相對于非發(fā)光復合量的比例越大，光量子效率越高。由于復合是在少子擴散區內發(fā)光的，所以光僅在靠近PN結面數μm以?xún)犬a(chǎn)生。
理論和實(shí)踐證明，光的峰值波長(cháng)λ與發(fā)光區域的半導體材料禁帶寬度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(jiàn)光（波長(cháng)在380nm紫光～780nm紅光），半導體材料的Eg應在3.26～1.63eV之間。比紅光波長(cháng)長(cháng)的光為紅外光?，F在已有紅外、紅、黃、綠及藍光發(fā)光二極管，但其中藍光二極管成本、價(jià)格很高，使用不普遍。
LED是半導體二極管的一種，可以把電能轉化成光能。發(fā)光二極管與普通二極一樣由一個(gè)PN結組成，也具有單向導電性。當給發(fā)光二極管加上正向電壓后，從P區注入到N區的空穴和由N區注入到P區的電子，在PN結附近數微米內分別與N區的電子和P區的空穴復合，產(chǎn)生自發(fā)輻射的熒光。不同的半導體材料中電子和空穴所處的能量狀態(tài)不同。當電子和空穴復合時(shí)釋放出的能量多少不同，釋放出的能量越多，則發(fā)出的光的波長(cháng)越短。常用的是發(fā)紅光、綠光或黃光的二極管。
2014年日美3名科學(xué)家發(fā)明藍光LED分享諾貝爾物理學(xué)獎，評審委員會(huì )認定，3名獲獎?wù)甙l(fā)明了一種藍色發(fā)光二極管(LED)，幫助人們以更節能的方式獲得白色光源，依據這一原理問(wèn)世的LE D燈“將點(diǎn)亮整個(gè)21世紀”。
理論上藍光LED結合原有的紅光LED和綠光LED可產(chǎn)生白光，但白光LED卻很少是這樣造出來(lái)的?，F時(shí)生產(chǎn)的白光LED大部分是通過(guò)在藍光LED上覆蓋一層淡黃色熒光粉涂層制成的，當LED芯片發(fā)出藍光，部分藍光便會(huì )被這種晶體很高效地轉換成一個(gè)光譜較寬黃色的光。由于黃光會(huì )刺激肉眼中的紅光和綠光受體，再混合LED本身的藍光，使它看起來(lái)就像白色光，而其的色澤常被稱(chēng)作“月光的白色”。
