LED的工作原理

半導(dǎo)體發(fā)光設(shè)備包括半導(dǎo)體發(fā)光二極管（LED）、數(shù)字管、符號(hào)管、米管和點(diǎn)陣顯示屏（矩陣管）。事實(shí)上，數(shù)字管、符號(hào)管、米管和矩陣管中的每個(gè)發(fā)光單元都是一個(gè)發(fā)光二極管。

發(fā)光二極管是由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-N特性，即反向直線、擊穿特性。此外，在一定條件下，它還具有發(fā)光特性。在正電壓下，電子從N區(qū)注入P區(qū)，空穴從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）與多數(shù)載流子（多子）復(fù)合發(fā)光。

假設(shè)發(fā)光發(fā)生在P區(qū)，那么注入的電子和價(jià)帶孔徑直接復(fù)合發(fā)光，或者先被發(fā)光中心捕獲，再與孔徑復(fù)合發(fā)光。除了這種發(fā)光復(fù)合材料外，還有一些電子被非發(fā)光中心（靠近導(dǎo)帶和介帶中間）捕獲，然后與孔徑復(fù)合。每次釋放的能量不大，無法形成可見光。與非發(fā)光復(fù)合相比，發(fā)光復(fù)合的比例越大，光量子效率越高。由于復(fù)合物在少子擴(kuò)散區(qū)發(fā)光，光只在PN結(jié)面附近的μm內(nèi)產(chǎn)生。理論和實(shí)踐證明，光的峰值波長與發(fā)光區(qū)半導(dǎo)體材料的禁帶寬度Eg有關(guān)，即1240/Eg（mm）Eg為電子伏特（ev）。半導(dǎo)體材料的Eg應(yīng)在3.26~1.63ev之間，如果能產(chǎn)生可見光（波長為380nm紫光~780nm紅光）。紅外光比紅光波長。現(xiàn)在有紅外、紅、黃、綠、藍(lán)光發(fā)光二極管，但其中藍(lán)光二極管成本高，使用不廣泛。

LED的基本工作條件是由電流驅(qū)動(dòng)的低壓單向?qū)щ娧b置，必須滿足以下基本要求，以保證LED的正常運(yùn)行。

（1）輸入直流電壓不得低于LED的正電壓降，否則LED不會(huì)導(dǎo)通并發(fā)光。

（2）由直流電流或單向脈沖電流驅(qū)動(dòng)，當(dāng)驅(qū)動(dòng)并聯(lián)LED或LED串時(shí)，需要恒流而不是恒壓供電。