发光二极管工作原理
大家好,关于发光二极管工作原理很多朋友都还不太明白,今天小编就来为大家分享关于发光二极管的发光原理是什么的知识,希望对各位有所帮助!
一、发光二极管工作原理是什么
发光二极管是将光信号变成电信号的半导体器件。它的核心部分也是一个PN结,和普通二极管相比,在结构上不同的是,为了便于接受入射光照,PN结面积尽量做的大一些,电极面积尽量小些,而且PN结的结深很浅,一般小于1微米。
发光二极管是在反向电压作用之下工作的。没有光照时,反向电流很小(一般小于0.1微安),称为暗电流。当有光照时,携带能量的光子进入PN结后,把能量传给共价键上的束缚电子,使部分电子挣脱共价键,从而产生电子---空穴对,称为光生载流子。
它们在反向电压作用下参加漂移运动,使反向电流明显变大,光的强度越大,反向电流也越大。这种特性称为“光电导”。光敏二极管在一般照度的光线照射下,所产生的电流叫光电流。如果在外电路上接上负载,负载上就获得了电信号,而且这个电信号随着光的变化而相应变化。
发光二极管和普通二极管一样具有一个PN结,不同之处是在光敏二极管的外壳上有一个透明的窗口以接收光线照射,实现光电转换,在电路图中文字符号一般为VD。光敏三极管除具有光电转换的功能外,还具有放大功能,在电路图中文字符号一般为VT。光敏三极管因输入信号为光信号,所以通常只有集电极和发射极两个引脚线。
二、发光二极管的发光原理是什么
1、发光二极管是一种能够将电能转化为光能的半导体器件。其发光原理主要基于半导体材料的电子结构和能级跃迁。
2、LED是由两种半导体材料(通常是P型半导体和N型半导体)组成的二极管结构。当LED接通外加电压时,P型半导体中的空穴和N型半导体中的自由电子会在PN结附近结合,形成电子-空穴对。
3、当电子-空穴对再结合时,电子从N型半导体跃迁到P型半导体,释放出能量。这些能量以光子的形式释放出来,产生光子辐射。
4、光子的能量和频率取决于电子结合时释放的能量大小,不同半导体材料的能带结构和材料成分决定了LED发出的光的颜色。
5、LED的外部结构设计使得大部分光子能够逃逸出LED器件,形成可见光或红外光。
三、发光二极管的工作原理
1、当给发光二极管加上正向电压后,从P区注入到N区的空穴和由N区注入到P区的电子,在PN结附近数微米内分别与N区的电子和P区的空穴复合,产生自发辐射的荧光。
2、当电子和空穴复合时释放出的能量多少不同,释放出的能量越多,则发出的光的波长越短,不同的半导体材料中电子和空穴所处的能量状态不同。
3、常用的是发红光、绿光或黄光的二极管。发光二极管的反向击穿电压大于5伏。它的正向伏安特性曲线很陡,使用时必须串联限流电阻以控制通过二极管的电流。
4、光是能量的一种形式,一种可以被原子释放出来。是由许多有能量和动力但没质量的微小粒子似的小捆组成的。这些粒子被叫做光子,是光的最基本单位。光子是因为电子移动才释放出来。在原子中,电子在原子的四周围以轨道形式移动。电子在不同的轨函数有着不同等的能量。
5、通常来说,有着更大能量的电子以轨道移动远离了核子。当电子从一个更低的轨道跳到一个更高的轨道,能量水平就增高,反过来,当从更高轨函数跌落到更低的轨函数里时电子就会释放能量。能量是以光子形式释放出来的。更高能量下降释放更高能量的光子,它的特点在于它的高频率。
6、发光二极管比传统的白炽灯有几个优点。第一个是发光二极管没有灯丝会烧坏,所以寿命就更长。此外,发光二极管的小小塑性灯泡使得发光二极管更持久耐用。还可以更加容易适合现在的电子电路。传统白炽灯的发光过程包含了产生大量热量。
7、直到现在,因为是用先进半导体材料制造所以发光二极管在大多数照明应用上还过于昂贵。半导体器件的价格在过去10年里大幅度地降低,然而,使得发光二极管在更广的应用下的一个更划算照明选择,在不远的将来,发光二极管将会在世界技术上扮演更加大的角色。
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