發(fā)光二極管是兩引線(xiàn)半導(dǎo)體光源。1962年，尼克·霍洛尼亞克（Nick Holonyak）提出了發(fā)光二極管的想法，他在通用電氣公司工作。LED是一種特殊類(lèi)型的二極管，其電氣特性與PN結(jié)二極管類(lèi)似。因此，LED允許電流沿正向流動(dòng)，并阻止反向流動(dòng)。LED占據(jù)的面積小于1 mm 2。LED發(fā)光二極管的應(yīng)用用于進(jìn)行各種電氣和電子項(xiàng)目。在本文中，我們將討論LED的工作原理及其應(yīng)用。
什么是發(fā)光二極管？
發(fā)光二極管是pn結(jié)二極管。它是一種特殊摻雜的二極管，由特殊類(lèi)型的半導(dǎo)體組成。當(dāng)光以正向偏置發(fā)射時(shí)，則稱(chēng)為發(fā)光二極管。
發(fā)光二極管如何工作？
簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，發(fā)光二極管稱(chēng)為二極管。當(dāng)二極管被正向偏置時(shí)，電子和空穴在結(jié)上快速移動(dòng)，并且不斷地結(jié)合在一起，從而相互消除。電子從n型硅移動(dòng)到p型硅后不久，它與空穴結(jié)合，然后消失。因此，它使完整的原子更穩(wěn)定，并且以微小的包或光子的形式提供很少的能量爆發(fā)。
上圖顯示了發(fā)光二極管的工作原理以及該圖的逐步過(guò)程。
• 從圖中可以看出，N型硅為紅色，并且包含電子，用黑圈表示。
• P型硅為藍(lán)色，帶有空穴，用白色圓圈表示。
• pn結(jié)兩端的電源使二極管正向偏置，并將電子從n型推向p型。以相反的方向推動(dòng)孔。
• 電子和結(jié)處的空穴結(jié)合在一起。
• 隨著電子和空穴的復(fù)合，光子被釋放出來(lái)。
發(fā)光二極管的類(lèi)型
存在不同類(lèi)型的發(fā)光二極管，并且下面提到其中一些。
• 砷化鎵（GaAs）–紅外
• 砷化鎵磷化物（GaAsP）–紅色至紅外，橙色
• 砷化鋁鎵磷化物（AlGaAsP）–高亮度紅色，橘紅色，橙色和黃色
• 磷化鎵（GaP）–紅色，黃色和綠色
• 磷化鋁鎵（AlGaP）–綠色
• 氮化鎵（GaN）–綠色，翠綠色
• 氮化鎵銦（GaInN）–接近紫外線(xiàn)，藍(lán)綠色和藍(lán)色
• 碳化硅（SiC）–藍(lán)色為基材
• 硒化鋅（ZnSe）–藍(lán)色
• 氮化鋁鎵（AlGaN）–紫外線(xiàn)
LED的工作原理
發(fā)光二極管的工作原理基于量子理論。量子理論說(shuō)，當(dāng)電子從較高的能級(jí)下降到較低的能級(jí)時(shí)，能量從光子發(fā)出。光子能量等于這兩個(gè)能級(jí)之間的能隙。如果PN結(jié)二極管處于正向偏置狀態(tài)，則電流流過(guò)二極管。
半導(dǎo)體中的電流流動(dòng)是由空穴在電流的相反方向上的流動(dòng)和電子在電流的方向上的流動(dòng)所引起的。因此，由于這些電荷載流子的流動(dòng)，將發(fā)生重組。
重組表明，導(dǎo)帶中的電子跳至價(jià)帶。當(dāng)電子從一個(gè)帶躍遷到另一個(gè)帶時(shí)，電子將以光子的形式發(fā)射電磁能，并且光子能等于禁止的能隙。
例如，讓我們考慮量子理論，光子的能量是普朗克常數(shù)和電磁輻射頻率的乘積。顯示了數(shù)學(xué)方程式
方程= hf
其中h被稱(chēng)為普朗克常數(shù)，電磁輻射的速度等于光速，即c。頻率輻射與光速有關(guān)，即af = c /λ。λ表示為電磁輻射的波長(zhǎng)，上面的等式將變?yōu)?/div>
等式= he /λ
從上面的方程式，可以說(shuō)電磁輻射的波長(zhǎng)與禁止間隙成反比。在一般的硅，鍺半導(dǎo)體中，這種禁能隙在條件帶和價(jià)帶之間，以使復(fù)合過(guò)程中電磁波的總輻射呈紅外輻射的形式。我們看不到紅外線(xiàn)的波長(zhǎng)，因?yàn)樗鼈兂隽宋覀兊目梢?jiàn)范圍。
紅外輻射被認(rèn)為是熱量，因?yàn)楣韬玩N半導(dǎo)體不是直接間隙半導(dǎo)體，而是間接間隙半導(dǎo)體。但是在直接間隙半導(dǎo)體中，價(jià)帶的最大能級(jí)和導(dǎo)帶的最小能級(jí)不會(huì)在電子同時(shí)出現(xiàn)。因此，在電子和空穴的復(fù)合期間，是電子從導(dǎo)帶向價(jià)帶的遷移，電子帶的動(dòng)量將改變。
IV LED的特性
市場(chǎng)上有不同類(lèi)型的發(fā)光二極管，并且有不同的LED特性，包括彩色光或波長(zhǎng)輻射，光強(qiáng)度。LED的重要特征是顏色。在開(kāi)始使用LED時(shí)，只有紅色。隨著在半導(dǎo)體工藝的幫助下增加了LED的使用并進(jìn)行了LED新金屬的研究，形成了不同的顏色。
下圖顯示了正向電壓和電流之間的近似曲線(xiàn)。圖中的每個(gè)曲線(xiàn)表示不同的顏色。下表顯示了LED特性的摘要。
發(fā)光二極管的應(yīng)用
LED有很多應(yīng)用，下面將對(duì)其中一些進(jìn)行說(shuō)明。
• LED在家庭和工業(yè)中用作燈泡
• 發(fā)光二極管用于摩托車(chē)和汽車(chē)
• 這些用于手機(jī)中以顯示消息
• 在交通信號(hào)燈處使用led信號(hào)燈
LED的優(yōu)點(diǎn)
• LED的成本更低，而且體積很小。
• 通過(guò)使用LED來(lái)控制電力。
• LED的強(qiáng)度在微控制器的幫助下有所不同。
在本文中，我們討論了發(fā)光二極管的電路工作原理和應(yīng)用。我希望通過(guò)閱讀本文，您可以獲得有關(guān)發(fā)光二極管的一些基本信息和工作信息。
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