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发光二极管的发光原理 发光二极管led


发光二极管的发光原理 发光二极管led

文章插图
发光二极管led(发光二极管的发光原理)
关于二极管的两三件事在我们了解led之前 ， 我们需要了解一点二极管——不仅仅是发光二极管 。
所有的二极管 ， 不管能不能发光 ， 都有一个明显的工作标签——只能单向通过电流 。
这句话怎么理解？我们知道 ， 在DC电路中 ， 电源的正负两极是恒定的 ， 所以电流的方向也是恒定的 。但是在交流电路中 ， 电源的正负极是不断变化的 。在国内电路中 ， 正极和负极的转换频率为每秒50次(50Hz) 。当正负极改变时 ， 电流的方向也会改变 。
这种特性 ， 称为二极管的“正向” ， 也叫“单向导通” ， 二极管的发光就是利用了这种特性 。当然 ， 二极管也有“反向”和“击穿”的特性 。利用这些特性 ， 二极管还可以用于检测、整流、稳压等场合 。二极管的其他特性本文不做过多解释 。
那么 ， 为什么二极管是正的呢？这与二极管-PN结中的一个环节有关 。
pn结先来看一张图:
这是一个完整的二极管 。如图所示 ， 二极管可分为P区和N区 。P区和N区的结称为PN结 。什么是P区 ， 什么是N区？
实际上 ， 存在两种不同类型的元素——P区信息资源网络中的硼或铟元素和N区中的磷或锑元素 。通常用于制造二极管的材料是硅晶体或锗晶体 。因此 ， 当含有硼的杂质加入到硅晶体中时 ， 这部分变成P区 ， 当含有磷的杂质加入时 ， 这部分变成N区 。
为什么会形成P区和N区？这与硼、磷、硅等元素的化学性质有关 。以硅和磷为例 。当两种元素的原子相遇时 ， 会产生自由电子(带负电荷)；当硼和硅相遇时 ， 会产生一个“空空穴”来吸引带负电荷的自由电子 。
P区和N区紧密连接在一起 。在结处 ， 因为P区有更多的空空穴 ， N区有更多的电子 ， 所以电子会逐渐向空空穴靠近 。电学规定电流的方向是电子运动的反方向 。因此 ， 在信息资源网络中 ， 在二极管中 ， 电流的方向是从P区流向N区 。
所以只有电流从P区流到N区 ， 才能正常通过 。另一方面 ， 如果材料的化学性质决定了电流不能正常通过 。所以连接时P区接正电源 ， N区接负电源 ， 电路才能正常工作 。
p-阳性 ， 阳性；n——负 ， 负 。
为了保证大多数人都能理解 ， 我简化了原理 。实际上 ， 击穿和反向都是由二极管反向传导的 。但与发光二极管无关 。)
发光二极管最后说到发光二极管 ， 发光二极管的英文名是“light emitting diode” ， 取三个单词的首字母 ， 简称LED 。在LED灯中 ， 是指灯的发光体 ， 俗称“灯珠” 。
当二极管正向导电时(P接正极N和负极) ， 电子从N区流向P区 。在这个过程中会出现一个现象:学术上的定义叫做“产生自发发射的荧光” ， 很多谣言都是根据这句话坚持认为led灯有辐射 。但这种辐射不是另一种辐射 。这里的辐射其实是一种能量转换——将电能转化为光能(有些物质工作时会发热 ， 有些物质会发光 ， 这与物质本身的化学性质有关 ， 二极管的特性显然属于后者) 。
由于半导体材料和电流的不同 ， 发出的光颜色和亮度不同 ， 光谱从红外到紫外 。比如磷化镓铝作为杂质加入N区就能发出绿光；作为一种杂质 ， 铟镓氮化物在添加到P区域时可以发射蓝光 。作为衬底 ， 碳化硅也能发出蓝光 。
这种直接加入元素杂质的方法只能产生红、绿、黄、蓝四种颜色的光 ， 早在上个世纪就被广泛用作指示灯 。
但真正能发出白光 ， 用作照明灯 ， 放入家庭 ， 却是近几年的事 。随着技术的逐渐成熟 ， 人们进行了很多尝试 ， 比如添加元素调试黄光 ， 在紫外光上涂荧光粉等 。最后 ， 在最近十年 ， 开发出了低成本、高亮度、长寿命的LED照明产品 。
它以硒化锌为衬底 ， 将硒化锌置于高保真空环境中 ， 利用真实性空的信息资源网络蒸发技术 ， 在硒化锌表面产生硒化锌外延层 。通电后 ， 外延层会发出蓝光 ， 衬底会发出黄光 。混合后会变成白光 。


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