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发光二极管的工作原理


发光二极管简称LED,是一种常用的发光器件,通过电子与空穴复合释放能量发光,它在照明领域应用广泛。可有效地将电能转化为光能,在现代社会具有广泛的用途,如照明、平板显示、医疗器件等。

这种电子元件早在1962年出现,早期只能发出低光度的红光,之后发展出其他单色光的版本,能发出的光已遍及可见光、红外线及紫外线,光度也提高到相当的光度。而用途也由初时作为指示灯、显示板等。

发光二极管是一种特殊的二极管,由半导体芯片组成,这些半导体材料会预先透过注入或搀杂等工艺以产生p、n架构。电流可以轻易地从p极流向n极,而相反方向则不能。两种不同的载流子:空穴和电子在不同的电极电压作用下从电极流向p、n架构。当空穴和电子相遇而产生复合,电子会跌落到较低的能阶,同时以光的模式释放出能量。

发光二极管所用的材料都是直接带隙型的,其能量会以光子形式释放,这些禁带能量对应着近红外线、可见光、或近紫外线波段的光能量。,它所发出的光的颜色是由组成p、n架构的半导体物料的禁带能量决定。硅和锗是间接带隙材料,在常温下,这些材料内电子与空穴的复合是非辐射跃迁,此类跃迁没有释出光子,而是把能量转化为热能,则硅和锗二极管不能发光。
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