二極管怎么發(fā)光固體物理 發(fā)光二極管是怎么發(fā)光的？

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• 發(fā)光二極管的發(fā)光原理
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發(fā)光二極管的發(fā)光原理

光是能量的一種形式，一種可以被原子釋放出來。是由許多有能量和動(dòng)力但沒質(zhì)量的微小粒子似的小捆組成的。這些粒子被叫做光子，是光的最基本單位。光子是因?yàn)殡娮右苿?dòng)才釋放出來。在原子中，電子在原子的四周圍以軌道形式移動(dòng)。電子在不同的軌函數(shù)有著不同等的能量。通常來說，有著更大能量的電子以軌道移動(dòng)遠(yuǎn)離了核子。當(dāng)電子從一個(gè)更低的軌道跳到一個(gè)更高的軌道，能量水平就增高，反過來，當(dāng)從更高軌函數(shù)跌落到更低的軌函數(shù)里時(shí)電子就會(huì)釋放能量。能量是以光子形式釋放出來的。更高能量下降釋放更高能量的光子，它的特點(diǎn)在于它的高頻率。

自由電子從P型層通過二極管落入空的電子空穴。這包含從傳導(dǎo)帶跌落到一個(gè)更低的軌函數(shù)，所以電子就是以光子形式釋放能量。這在任何二極管里都會(huì)發(fā)生的，當(dāng)二極管是由某種物質(zhì)組成的時(shí)候，你只是可以看見光子。在標(biāo)準(zhǔn)硅二極管的原子，比如說，當(dāng)電子跌落到相對(duì)短距離原子是以這樣的方式排列。結(jié)果，由于電子頻率這么低的情況下人的眼睛是無法看得到的。

可見光發(fā)光二極管，比如用在數(shù)字顯示式時(shí)鐘的，間隙的大小決定了光子的頻率，換句話說就是決定了光的色彩。當(dāng)所有二極管都發(fā)出光時(shí)，大多數(shù)都不是很有效的。在普通二極管里，半導(dǎo)體材料本身吸引大量的光能而結(jié)束。發(fā)光二極管是由一個(gè)塑性燈泡覆蓋集中燈光在一個(gè)特定方向。

發(fā)光二極管比傳統(tǒng)的白熾燈有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。第一個(gè)是發(fā)光二極管沒有燈絲會(huì)燒壞，所以壽命就更長(zhǎng)。此外，發(fā)光二極管的小小塑性燈泡使得發(fā)光二極管更持久耐用。還可以更加容易適合現(xiàn)在的電子電路。傳統(tǒng)白熾燈的發(fā)光過程包含了產(chǎn)生大量熱量。這是完全是浪費(fèi)能源。除非你把燈當(dāng)做發(fā)熱器用，因?yàn)榻^大部分有效電流并不是直接產(chǎn)生可見光的。發(fā)光二極管所發(fā)出的熱非常少，相對(duì)來說，越多電能直接發(fā)光就是越大程度上減少對(duì)電能的需求。

直到現(xiàn)在，因?yàn)槭怯孟冗M(jìn)半導(dǎo)體材料制造所以發(fā)光二極管在大多數(shù)照明應(yīng)用上還過于昂貴。半導(dǎo)體器件的價(jià)格在過去10年里大幅度地降低，然而，使得發(fā)光二極管在更廣的應(yīng)用下的一個(gè)更劃算照明選擇，在不遠(yuǎn)的將來，發(fā)光二極管將會(huì)在世界技術(shù)上扮演更加大的角色。

什么是二極管？他的發(fā)光原理是什么？

什么是發(fā)光二極管（LED）

提起照明，人們馬上會(huì)想到燈具店中那些五顏六色的各式燈具。盡管這些燈具的形態(tài)各異，但其照明的核心部分―――燈泡其實(shí)主要只有兩種：白熾燈和熒光燈。不過，這種格局不久將會(huì)發(fā)生改變，因?yàn)檎彰黝I(lǐng)域的一顆新星―――發(fā)光二極管燈泡正在走向?qū)嵱没A段。

發(fā)光二極管發(fā)明于20世紀(jì)60年代，在隨后的數(shù)十年中，其基本用途是作為收錄機(jī)等電子設(shè)備的指示燈。為了充分發(fā)揮發(fā)光二極管的照明潛力，近來，科學(xué)家開發(fā)出用于照明的新型發(fā)光二極管燈泡。這種燈泡具有效率高、壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)，可連續(xù)使用10萬小時(shí)，比普通白熾燈泡長(zhǎng)100倍。

據(jù)估計(jì)，在全球范圍內(nèi)，發(fā)光二極管燈泡有90億英鎊的市場(chǎng)前景。在巨大商機(jī)的吸引下，一些燈泡生產(chǎn)商如菲利普公司等，已開始投資數(shù)百萬鎊，研究開發(fā)家庭用發(fā)光二極管燈泡?？茖W(xué)家預(yù)測(cè)，在未來5年，這種燈泡很可能成為下一代照明的主流產(chǎn)品。

眾所周知，自美國(guó)發(fā)明家托馬斯.愛迪生發(fā)明白熾燈至今的100多年來，人們基本仍沿用愛迪生發(fā)明的技術(shù)生產(chǎn)白熾燈泡。燈泡的中間是一段金屬鎢絲，當(dāng)電流通過時(shí)，鎢絲受熱激活燈泡中的氣體發(fā)出光芒。但是，發(fā)光二極管燈泡無論在結(jié)構(gòu)上還是在發(fā)光原理上，都與傳統(tǒng)的白熾燈有著本質(zhì)的不同。發(fā)光二極管是由數(shù)層很薄的攙雜半導(dǎo)體材料制成，一層帶過量的電子，另一層因缺乏電子而形成帶正電的“空穴”，當(dāng)有電流通過時(shí)，電子和空穴相互結(jié)合并釋放出能量，從而輻射出光芒。

長(zhǎng)期以來，人們之所以沒有將發(fā)光二極管用于照明，主要是因?yàn)榘l(fā)光二極管通常只能發(fā)出紅色光或黃色光，要想獲得白色光，還必須制造出能發(fā)出藍(lán)光的發(fā)光二極管。這樣，紅、黃、藍(lán)三種光“混合”后，就產(chǎn)生出白光。

現(xiàn)在，這個(gè)困擾人們的難題終于得到解決?？茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)了一種新型半導(dǎo)體材料―――氮化鎵，它在經(jīng)過適當(dāng)處理后就能發(fā)出藍(lán)光。發(fā)藍(lán)光的問題解決后，發(fā)白光的問題就有了希望。英國(guó)劍橋大學(xué)材料系的柯林.翰弗萊斯稱，他們?cè)趯?shí)驗(yàn)中已研制出可發(fā)白光的發(fā)光二極管燈泡，這種燈泡發(fā)出的光線與陽光十分接近，具有良好的應(yīng)用前景。他說，發(fā)光二極管燈泡以半導(dǎo)體為材料，因此，這種發(fā)光裝置可以做的很小，只有幾毫米，將其安裝在墻壁或天花板上，如果不開燈，幾乎察覺不到它們的存在，這樣就免去了普通白熾燈需配上燈罩以防光線刺眼睛的麻煩。另外，這種燈泡的壽命很長(zhǎng)，安上后幾乎不用更換，今后人們也許會(huì)忘記換燈泡是怎么一回事。目前，他正在呼吁英國(guó)政府增加投入，以保證英國(guó)能在這一技術(shù)領(lǐng)域走在前列。

除經(jīng)久耐用外，這種燈泡在節(jié)能方面也有很大潛力。據(jù)計(jì)算，如果美國(guó)的燈泡中有一半使用發(fā)光二極管燈泡，則可關(guān)閉24座發(fā)電站，節(jié)省數(shù)十億美元，二氧化碳的排放量也將明顯下降。正因如此，美國(guó)已計(jì)劃到2006年，所有的交通燈都使用發(fā)光二極管燈泡，這樣每個(gè)交叉路口每年即可節(jié)省750美元。

盡管這種燈泡好處多多，但要真正走入普通家庭還面臨兩大障礙。一是價(jià)格太高，現(xiàn)在每個(gè)燈泡的價(jià)格為30英鎊，而普通白熾燈泡只有35便士，差距太大。二是目前還難以生產(chǎn)出適合家庭使用的發(fā)白光的燈泡。但開發(fā)商相信，這種燈泡的價(jià)格在今后5年內(nèi)可以降到每個(gè)5英鎊。屆時(shí)，發(fā)光二極管燈泡將會(huì)從傳統(tǒng)的電子設(shè)備指示燈中脫穎而出，成為照明領(lǐng)域的一顆新星。

有三級(jí)管但沒有一級(jí)管

發(fā)光二極管的發(fā)光原理是什么？

LED（LightEmittingDiode），發(fā)光二極管，是一種固態(tài)的半導(dǎo)體器件，它可以直接把電轉(zhuǎn)化為光。LED的“心臟”是一個(gè)半導(dǎo)體的晶片，晶片的一端附在一個(gè)支架上，連接電源的是負(fù)極，另一端連接電源的正極，使整個(gè)晶片被環(huán)氧樹脂封裝起來。半導(dǎo)體晶片由兩部分組成，一部分是P型半導(dǎo)體，在它里面空穴占主導(dǎo)地位，另一端是N型半導(dǎo)體，在這邊主要是電子。這兩種半導(dǎo)體連接起來的時(shí)候，它們之間就形成一個(gè)P-N結(jié)。當(dāng)電流通過導(dǎo)線作用于這個(gè)晶片的時(shí)候，電子就會(huì)被推向P區(qū)，在P區(qū)里電子跟空穴復(fù)合，然后就會(huì)以光子的形式發(fā)出能量，這就是LED發(fā)光的原理，其內(nèi)部構(gòu)造如圖2-9所示。

圖2-9發(fā)光二極管及其內(nèi)部構(gòu)造圖

1.引線架2.陽極桿3.楔形支架4.透明環(huán)氧樹脂封裝5.LED芯片6.有發(fā)射碗的陰極桿

想要知道，發(fā)光二極管發(fā)光原理？

led二極管它的基本結(jié)構(gòu)是一塊電致發(fā)光的半導(dǎo)體材料，置于一個(gè)有引線的架子上，然后四周用環(huán)氧樹脂密封，起到保護(hù)內(nèi)部芯線的作用，所以led的抗震性能好。發(fā)光二極管的核心部分是由p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體組成的晶片，在p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體之間有一個(gè)過渡層，稱為pn結(jié)。在某些半導(dǎo)體材料的pn結(jié)中，注入的少數(shù)載流子與多數(shù)載流子復(fù)合時(shí)會(huì)把多余的能量以光的形式釋放出來，從而把電能直接轉(zhuǎn)換為光能。pn結(jié)加反向電壓，少數(shù)載流子難以注入，故不發(fā)光。這種利用注入式電致發(fā)光原理制作的二極管叫發(fā)光二極管，通稱led。當(dāng)它處于正向工作狀態(tài)時(shí)（即兩端加上正向電壓），電流從led陽極流向陰極時(shí)，半導(dǎo)體晶體就發(fā)出從紫外到紅外不同顏色的光線，光的強(qiáng)弱與電流有關(guān).led的實(shí)質(zhì)性結(jié)構(gòu)是半導(dǎo)體pn結(jié)，核心部分由p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體組成的晶片，在p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體之間有一個(gè)過渡層，稱為pn結(jié)。其發(fā)光原理可以用pn結(jié)的能帶結(jié)構(gòu)來做解釋。制作半導(dǎo)體發(fā)光二極管的半導(dǎo)體材料是重?fù)诫s的，熱平衡狀態(tài)下的n區(qū)有很多遷移率很高的電子，p區(qū)有較多的遷移率較低的空穴。在常態(tài)下及pn結(jié)阻擋層的限制，二者不能發(fā)生自然復(fù)合，而當(dāng)給pn結(jié)加以正向電壓時(shí)，由于外加電場(chǎng)方向與勢(shì)壘區(qū)的自建電場(chǎng)方向相反，因此勢(shì)壘高度降低，勢(shì)壘區(qū)寬度變窄，破壞了pn結(jié)動(dòng)態(tài)平衡，產(chǎn)生少數(shù)載流子的電注入[16]?？昭◤膒區(qū)注入n區(qū)，同樣電子從n區(qū)注入到p區(qū)，注入的少數(shù)載流子將同該區(qū)的多數(shù)載流子復(fù)合，不斷的將多余的能量以光的形式輻射出去. 二極管就發(fā)出光了.

發(fā)光二極管發(fā)光原理有知道的嗎？

發(fā)光二極管與普通二極管一樣是由一個(gè)PN結(jié)組成，也具有單向?qū)щ娦?。?dāng)給發(fā)光二極管加上正向電壓后，從P區(qū)注入到N區(qū)的空穴和由N區(qū)注入到P區(qū)的電子，在PN結(jié)附近數(shù)微米內(nèi)分別與N區(qū)的電子和P區(qū)的空穴復(fù)合，產(chǎn)生自發(fā)輻射的熒光。不同的半導(dǎo)體材料中電子和空穴所處的能量狀態(tài)不同。當(dāng)電子和空穴復(fù)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(zhǎng)越短。常用的是發(fā)紅光、綠光或黃光的二極管。發(fā)光二極管的反向擊穿電壓大于5伏。它的正向伏安特性曲線很陡，使用時(shí)必須串聯(lián)限流電阻以控制通過二極管的電流。

發(fā)光二極管的核心部分是由P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體組成的晶片，在P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體之間有一個(gè)過渡層，稱為PN結(jié)。在某些半導(dǎo)體材料的PN結(jié)中，注入的少數(shù)載流子與多數(shù)載流子復(fù)合時(shí)會(huì)把多余的能量以光的形式釋放出來，從而把電能直接轉(zhuǎn)換為光能。PN結(jié)加反向電壓，少數(shù)載流子難以注入，故不發(fā)光。當(dāng)它處于正向工作狀態(tài)時(shí)（即兩端加上正向電壓），電流從LED陽極流向陰極時(shí)，半導(dǎo)體晶體就發(fā)出從紫外到紅外不同顏色的光線，光的強(qiáng)弱與電流有關(guān)。

發(fā)光二極管就是LED燈，它有著比電燈節(jié)電，流明度更亮，壽命更長(zhǎng)，更環(huán)保的優(yōu)勢(shì)。也有著繁雜的光的顏色，也用于景觀燈和造景燈等。

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發(fā)光二極管是怎么發(fā)光的？

根本原理是電子的能級(jí)躍遷！

一個(gè)原子中的電子有很多能級(jí)，當(dāng)電子從高能級(jí)向低能級(jí)跳變時(shí)，電子的能量就減少了，而減少的能量則轉(zhuǎn)變成光子發(fā)射出去。大量的這些光子就是激光了。

LED原理類似。不過不同的是，LED并不是通過原子內(nèi)部的電子躍變來發(fā)光的，而是通過將電壓加在LED的PN結(jié)兩端，使PN結(jié)本身形成一個(gè)能級(jí)（實(shí)際上，是一系列的能級(jí)），然后電子在這個(gè)能級(jí)上躍變并產(chǎn)生光子來發(fā)光的。

發(fā)光二極管簡(jiǎn)稱為L(zhǎng)ED。由鎵（Ga）與砷（AS）、磷（P）的化合物制成的二極管，當(dāng)電子與空穴復(fù)合時(shí)能輻射出可見光，因而可以用來制成發(fā)光二極管，在電路及儀器中作為指示燈，或者組成文字或數(shù)字顯示。磷砷化鎵二極管發(fā)紅光，磷化鎵二極管發(fā)綠光，碳化硅二極管發(fā)黃光。

它是半導(dǎo)體二極管的一種，可以把電能轉(zhuǎn)化成光能；常簡(jiǎn)寫為L(zhǎng)ED。發(fā)光二極管與普通二極管一樣是由一個(gè)PN結(jié)組成，也具有單向?qū)щ娦?。?dāng)給發(fā)光二極管加上正向電壓后，從P區(qū)注入到N區(qū)的空穴和由N區(qū)注入到P區(qū)的電子，在PN結(jié)附近數(shù)微米內(nèi)分別與N區(qū)的電子和P區(qū)的空穴復(fù)合，產(chǎn)生自發(fā)輻射的熒光。不同的半導(dǎo)體材料中電子和空穴所處的能量狀態(tài)不同。當(dāng)電子和空穴復(fù)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(zhǎng)越短。常用的是發(fā)紅光、綠光或黃光的二極管。