發(fā)光二極管工作原理、特性及應(yīng)用半導(dǎo)體發(fā)光器件包括半導(dǎo)體發(fā)光二極管（簡稱D、數(shù)碼管、符號管、米字管及點(diǎn)陣式顯示屏（簡稱矩陣管）一個(gè)發(fā)光二極管。一、半導(dǎo)體發(fā)光二極管工作原理、特性及應(yīng)用（一）LED發(fā)光原理發(fā)光二極管是由Ⅲ-Ⅳ族化合物，如砷化鎵磷化鎵磷砷化鎵）PNP-NI-N特性，即正向?qū)ǎ聪蚪刂?、擊穿特性。此外，在一定條件下，它還具有發(fā)光特性。在正向電壓下，電子由NPPN區(qū)。進(jìn)入對方區(qū)域的少數(shù)載流子（少子）一部分與多數(shù)載流子（多子）復(fù)合而發(fā)光，如圖1所示。假設(shè)發(fā)光是在P（這個(gè)中心介于導(dǎo)帶、介帶中間附近）PN結(jié)面數(shù)μm以內(nèi)產(chǎn)生。理論和實(shí)踐證明，光的峰值波長λ與發(fā)光區(qū)域的半導(dǎo)體材料禁帶寬度Ｅg有關(guān)，即λ≈1240/Eg（mm）Eg的單位為電子伏特V。若能產(chǎn)生可見光（波長在m紫光～m紅光，半導(dǎo)體材料的g應(yīng)在3.26～1.63eV之間。比紅光波長長的光為紅外光?，F(xiàn)在已有紅外、紅、黃、綠及藍(lán)光發(fā)光二極管，但其中藍(lán)光二極管成本、價(jià)格很高，使用不普遍。（二）LED的特性極限參數(shù)的意義LED兩端正向直流電壓與流過它的電流之積的最大值。超過此值，LED發(fā)熱、損壞。IFm：允許加的最大的正向直流電流。超過此值可損壞二極管。最大反向電壓損壞。工作環(huán)境發(fā)光二極管將不能正常工作，效率大大降低。電參數(shù)的意義光譜分布和峰值波長：某一個(gè)發(fā)光二極管所發(fā)之光并非單一波長，其波長大體按圖2所示。由圖可見，該發(fā)光管所發(fā)之光中某一波長λ0的光強(qiáng)最大，該波長為峰值波長。發(fā)光強(qiáng)度IV：發(fā)光二極管的發(fā)光強(qiáng)度通常是指法線（對圓柱形發(fā)光管是指其軸線方向上的發(fā)光強(qiáng)度。若在該方向上輻射強(qiáng)度為（1/683）W/sr1坎德拉（符號為。由于一般D的發(fā)光二強(qiáng)度小，所以發(fā)光強(qiáng)度常用坎德拉作單位。光譜半寬度Δλ:它表示發(fā)光管的光譜純度.31/2峰值光強(qiáng)所對應(yīng)兩波長之間隔.半值角θ1/21/2（）2倍為視角（或稱半功率角。3給出的二只不同型號發(fā)光二極管發(fā)光強(qiáng)度角分布的情況。中垂線（法線）AO為相對發(fā)光強(qiáng)度（即發(fā)光強(qiáng)度與最大發(fā)光強(qiáng)度的之比。顯然，法線方向上的相對發(fā)光強(qiáng)度1，離開法線方向的角度越大，相對發(fā)光強(qiáng)度越小。由此圖可以得到半值角或視角值。正向工作電流IfIF以下。正向工作電壓在IF=20mAVF1.4～3V將下降。（7）V-I特性：發(fā)光二極管的電壓與電流的關(guān)系可用圖4表示。在正向電壓正小于某一值（叫閾值由V-IIR<10μA以下。（三）LED的分類按發(fā)光管發(fā)光顏色分按發(fā)光管發(fā)光顏色分，可分成紅色、橙色、綠色（又細(xì)分黃綠、標(biāo)準(zhǔn)綠和純綠、藍(lán)光按發(fā)光管出光面特征分按發(fā)光管出光面特征分圓燈、方燈、矩形、面發(fā)光管、側(cè)向管、表面安裝用微型管等。圓形燈按直徑分為φ2mm、φ4.4mm、φ5mm、φ8mm、φ10mm及φ20mm等。國外通常把φm的發(fā)光二極管記作φm的記作

把φm的記作

4。由半值角大小可以估計(jì)圓形發(fā)光強(qiáng)度角分布情況。從發(fā)光強(qiáng)度角分布圖來分有三類：高指向性。一般為尖頭環(huán)氧封裝，或是帶金屬反射腔封裝，且不加散射劑。半值角為5°～20自動(dòng)檢測系統(tǒng)。20°～45°。45°～90°或更大，散射劑的量較大。按發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)分裝等結(jié)構(gòu)。按發(fā)光強(qiáng)度和工作電流分按發(fā)光強(qiáng)度和工作電流分有普通亮度的D（發(fā)光強(qiáng)度；超高亮度的D（發(fā)光強(qiáng)度；把發(fā)光強(qiáng)度在～d間的叫高亮度發(fā)光二極管。一般D的工作電流在十幾A至幾十D的工作電流在A（亮度與普通發(fā)光管相同。除上述分類方法外，還有按芯片材料分類及按功能分類的方法。（四）LED的應(yīng)用IFmVRm的限制，使用時(shí)，應(yīng)保證不超過此值。為安全起見，實(shí)際電流IF0.6IFm以下；應(yīng)讓可能出現(xiàn)的反向電壓VR<0。6VRm。LED被廣泛用于種電子儀器和電子設(shè)備中，可作為電源指示燈、電平指示或微光源之用。紅外發(fā)光管常被用于電視機(jī)、錄像機(jī)等的遙控器中。（1）利用高亮度或超高亮度發(fā)光二極管制作微型手電的電路如圖5所示。圖中電阻R限流電阻，其值應(yīng)保證電源電壓最高時(shí)應(yīng)使LED的電流小于最大允許電流IFm。圖、、分別為直流電源、整流電源及交流電源指示電路。圖中的電阻≈（E-VF）/IF；圖(b)中的R≈（1.4Vi-VF）/IF;圖(c)中的R≈Vi/IF式中，Vi——交流電壓有效值。LEDLED表示7所示。RLEDLED才可能發(fā)光。LEDLED正向?qū)ê螅娏麟S電壓變化非?？欤哂衅胀ǚ€(wěn)壓管穩(wěn)壓特性。發(fā)光二極管的穩(wěn)定電壓在1.4～3V間，應(yīng)根據(jù)需要進(jìn)行選擇