3、发光二极管LED( Light Emitting Diode) 由半导体FN结构成,其工作电压低、响应速度快、寿 命长、体积小、重量轻,因此获得了广泛的应用。 在半导体PN结中,P区的空穴由于扩散而移动到N 区,N区的电子则扩散到P区,在PN结处形成势垒,从 而抑制了空穴和电子的继续扩散。当PN结上加有正向 电压时,势垒降低,电子由N区注入到P区,空穴则由P 区注入到N区,称为少数载流子注入。所注入到P区里 的电子和P区里的空穴复合,注入到N区里的空穴和N区 里的电子复合,这种复合同时伴随着以光子形式放出能 量,因而有发光现象
3、发光二极管LED（Light Emitting Diode） 由半导体PN结构成，其工作电压低、响应速度快、寿 命长、体积小、重量轻，因此获得了广泛的应用。 在半导体PN结中，P区的空穴由于扩散而移动到N 区，N区的电子则扩散到P区，在PN结处形成势垒，从 而抑制了空穴和电子的继续扩散。当PN结上加有正向 电压时，势垒降低，电子由N区注入到P区，空穴则由P 区注入到N区，称为少数载流子注入。所注入到P区里 的电子和P区里的空穴复合，注入到N区里的空穴和N区 里的电子复合，这种复合同时伴随着以光子形式放出能 量，因而有发光现象
电子和空穴复合,所释放的能量E等于PN结的禁 带宽度(即能量间隙)。所放出的光子能量用hv表示, h为普朗克常数,ν为光的频率。则 E的单位为电子伏(eV),1eV=1.6×10京/N hv=e →h E 普朗克常数h=66×1034Js;光速c=3×108m/ hc=198×1026mW·s=12.4×10meV。 可见光的波长λ近似地认为在7×107m以下,所以制 作发光二极管的材料,其禁带宽度至少应大于 hcn=l. 8eV 普通二极管是用锗或硅制造的,这两种材料的禁带宽 度Eg分别为067eV和1.12eV,显然不能使用
电子和空穴复合，所释放的能量Eg等于PN结的禁 带宽度（即能量间隙）。所放出的光子能量用hν表示， h为普朗克常数，ν为光的频率。则 Eg hc = Eg c h = h = Eg 普朗克常数h=6.6╳10-34J.s；光速c=3╳108m/s； Eg的单位为电子伏（eV），1eV=1.6╳10-19J。 hc=19.8×10-26m•W•s=12.4×10-7m•eV。 可见光的波长λ近似地认为在7×10-7m以下，所以制 作发光二极管的材料，其禁带宽度至少应大于 h c /λ=1.8 eV 普通二极管是用锗或硅制造的，这两种材料的禁带宽 度Eg分别为0.67eV和1.12eV，显然不能使用
通常用的砷化镓和磷化镓两种材料固溶体,写作 GaAs1P,x代表磷化镓的比例,当x>0.35时,可得 到g≥1.8eV的材料。改变x值还可以决定发光波长,使 入在550~900nm间变化,它已经进入红外区。 与此相似的可供制作发光二极管的材料见下表。 表4.1-1LED材料 材料 波长mm 材料 波长mm Zns 340 CuSe-ZnSe 400~630 SIC 480 ZnCd1、Te 590~830 GaP 565.680 GaAs1、P 550~900 GaAs 900 InPXAs 910~3150 Inp 920 In ga, As 850~1350
通常用的砷化镓和磷化镓两种材料固溶体 ，写作 GaAs1-xPx，x代表磷化镓的比例，当x＞0.35时，可得 到Eg≥1.8eV的材料。改变x值还可以决定发光波长，使 λ在550～900nm间变化，它已经进入红外区。 与此相似的可供制作发光二极管的材料见下表。 材料 波长/nm 材料 波长/nm ZnS 340 CuSe-ZnSe 400～630 SiC 480 ZnxCd1-xTe 590～830 GaP 565,680 GaAs1-x Px 550～900 GaAs 900 InPxAs1-x 910～3150 InP 920 InxGa1-xAs 850～1350 表4.1-1 LED材料
发光二极管的伏安特性与普通二极管相似,但随 材料禁带宽度的不同,开启(点燃)电压略有差异 图为砷磷化镓发光二极管的伏安曲线,红色约为17V 开启,绿色约为22V 注意,图上的横坐标正负值刻度比例不同。一般 而言,发光二极管的反向击穿电压大于5V,为了安全 起见,使用时反向电压应在5V以下 I /mA GaasP(红 GaAsP(绿) 2 U/V
发光二极管的伏安特性与普通二极管相似，但随 材料禁带宽度的不同，开启（点燃）电压略有差异。 图为砷磷化镓发光二极管的伏安曲线，红色约为1.7V 开启，绿色约为2.2V。 U/V I/mA 注意，图上的横坐标正负值刻度比例不同。一般 而言，发光二极管的反向击穿电压大于5V，为了安全 起见，使用时反向电压应在5V以下。 -10 -5 0 1 2 GaAsP(红) GaAsP(绿)
发光二极管的光谱特性如图所示。图中砷磷化镓的 曲线有两根,这是因为其材质成分稍有差异而得到不同 的峰值波长λ。除峰值波长λ决定发光颜色之外,峰的 宽度(用△λ描述)决定光的色彩纯度,△越小,其光色 越纯。 GaP GaAsP 入p=565nm x p=67Onm GaAs 入p=950nm 1.0 相对灵敏度 0.8 GaAsh 0.6 Ap=655nm 0.4 0.2 0 600 700 800 900 100 nm 发光二极管的光谱特性
发光二极管的光谱特性如图所示。图中砷磷化镓的 曲线有两根，这是因为其材质成分稍有差异而得到不同 的峰值波长λp 。除峰值波长λp决定发光颜色之外，峰的 宽度（用Δλ描述）决定光的色彩纯度，Δλ越小，其光色 越纯。 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 0 600 700 800 900 1000 GaAsP λp=670nm λp=655nm GaAsP λp=565nm GaP λp=950nm GaAs 发光二极管的光谱特性 λ/nm 相 对 灵 敏 度