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求解释发光二极管的工作原理?

小白求各位帮忙解释下发光二极管的工作原理是什么?谢谢啦

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二极管是半导体设备中的一种最常见的器件,大多数半导体最是由搀杂半导体材料制成(原子和其它物质)发光二极管导体材料通常都是铝砷化稼,在纯铝砷化稼中,所有的原子都完美的与它们的邻居结合,没有留下自由电子连接电流。在搀杂物质中,额外的原子改变电平衡,不是增加自由电子就是创造电子可以通过的空穴。这两样额外的条件都使得材料更具传导性。带额外电子的半导体叫做N型半导体,由于它带有额外负电粒子,所以在N型半导体材料中,自由电子是从负电区域向正电区域流动。带额外“电子空穴”的半导体叫做P型半导体,由于带有正电粒子。电子可以从另一个电子空穴跳向另一个电子空穴,从从负电区域向正电区域流动。

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发光二极管简称为LED。由镓(Ga)与砷(AS)、磷(P)的化合物制成的二极管,当电子与空穴复合时能辐射出可见光,因而可以用来制成发光二极管。在电路及仪器中作为指示灯,或者组成文字或数字显示。磷砷化镓二极管发红光,磷化镓二极管发绿光,碳化硅二极管发黄光一定的电流后,电子与空穴不断流过PN结或与之类似的结构面,并进行自发复合产生辐射光的二极管半导体器件。

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晶体二极管为一个由p型半导体和n型半导体形成的p-n结,在其界面处两侧形成空间电荷层,并建有自建电场。当不存在外加电压时,由于p-n结两边载流子浓度差引起的扩散电流和自建电场引起的漂移电流相等而处于电平衡状态。当外界有正向电压偏置时,外界电场和自建电场的互相抑消作用使载流子的扩散电流增加引起了正向电流。当外界有反向电压偏置时,外界电场和自建电场进一步加强,形成在一定反向电压范围内与反向偏置电压值无关的反向饱和电流I0。当外加的反向电压高到一定程度时,p-n结空间电荷层中的电场强度达到临界值产生载流子的倍增过程,产生大量电子空穴对,产生了数值很大的反向击穿电流,称为二极管的击穿现象。p-n结的反向击穿有齐纳击穿和雪崩击穿之分。

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发光二极管简称为LED。由镓(Ga)与砷(AS)、磷(P)的化合物制成的二极管,当电子与空穴复合时能辐射出可见光,因而可以用来制成发光二极管。在电路及仪器中作为指示灯,或者组成文字或数字显示。磷砷化镓二极管发红光,磷化镓二极管发绿光,碳化硅二极管发黄光一定的电流后,电子与空穴不断流过PN结或与之类似的结构面,并进行自发复合产生辐射光的二极管半导体器件

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基本上,发光二极管只是一个微小的电灯泡。但不像常见的白炽灯泡,发光二极管没有灯丝,而且又不会特别热。它单单是由半导体材料里的电子移动而使它发光。


什么是二极管
二极管是半导体设备中的一种最常见的器件,大多数半导体最是由搀杂半导体材料制成(原子和其它物质)发光二极管导体材料通常都是铝砷化稼,在纯铝砷化稼中,所有的原子都完美的与它们的邻居结合,没有留下自由电子连接电流。在搀杂物质中,额外的原子改变电平衡,不是增加自由电子就是创造电子可以通过的空穴。这两样额外的条件都使得材料更具传导性。带额外电子的半导体叫做N型半导体,由于它带有额外负电粒子,所以在N型半导体材料中,自由电子是从负电区域向正电区域流动。带额外“电子空穴”的半导体叫做P型半导体,由于带有正电粒子。电子可以从另一个电子空穴跳向另一个电子空穴,从从负电区域向正电区域流动。
因此,电子空穴本身就显示出是从正电区域流向负电区域。二极管是由N型半导体物质与P型半导体物质结合,每端都带电子。这样排列使电流只能从一个方向流动。当没有电压通过二极管时,电子就沿着过渡层之间的汇合处从N型半导体流向P型半导体,从而形成一个损耗区。在损耗区中,半导体物质会回复到它原来的绝缘状态--所有的这些“电子空穴”都会被填满,所有就没有自由电子或电子真空区和电流不能流动。


为了除掉损耗区就必须使N型向P型移动和空穴应反向移动。为了达到目的,连接二极管N型一方到电流的负极和P型就连接到电流的正极。这时在N型物质的自由电子会被负极电子排斥和吸引到正极电子。在P型物质中的电子空穴就移向另一方向。当电压在电子之间足够高的时候,在损耗区的电子将会在它的电子空穴中和再次开始自由移动。损耗区消失,电流流通过二极管。


如果尝试使电流向其它方向流动,P型端就边接到电流负极和N型连接到正极,这时电流将不会流动。N型物质的负极电子被吸引到正极电子。P型物质的正极电子空穴被吸引到负极电子。因为电子空穴和电子都向错误的方向移动所以就没有电流流通过汇合处,损耗区增加。

为什么二极管会发光
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。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。
自由电子从P型层通过二极管落入空的电子空穴。这包含从传导带跌落到一个更低的轨函数,所以电子就是以光子形式释放能量。这在任何二极管里都会发生的,当二极管是由某种物质组成的时候,你只是可以看见光子。在标准硅二极管的原子,比如说,当电子跌落到相对短距离原子是以这样的方式排列。结果,由于电子频率这么低的情况下人的眼睛是无法看得到的。
可见光发光二极管,比如用在数字显示式时钟的,间隙的大小决定了光子的频率,换句话说就是决定了光的色彩。当所有二极管都发出光时,大多数都不是很有效的。在普通二极管里,半导体材料本身吸引大量的光能而结束。发光二极管是由一个塑性灯泡覆盖集中灯光在一个特定方向。

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。这是完全是浪费能源。除非你把灯当做发热器用,因为绝大部分有效电流并不是直接产生可见光的。发光二极管所发出的热非常少,相对来说,越多电能直接发光就是越大程度上减少对电能的需求。
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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专题 led发光二极管电压

led发光二极管电压范围以及工作原理

导语:在这个以科学为主导地位的年代,许多科学项目的发展都是在高速进行之中的。大多数的新兴科技正在逐步的取代我们已经习惯的传统技术而悄然走入我们的生活之中。其中的led发光二极管照明技术相信大家肯定不陌生,这项先进的照明技术正在逐步的取代我们原本的照明方式。下面小编就来为大家介绍LED发光二极管的原理以及电压范围,快来跟小编一起来了解一下吧!原理它是半导体二极管的一种,可以把电能转化成光能。发光二极管与普通二极管一样是由一个PN结组成,也具有单向导电性。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。不同的半导体材料中电子和空穴所处的能量状态不同。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。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。限流电阻R可用下式计算:R=(E-UF)/IF式中E为电源电压,UF为LED的正向压降,IF为LED的正常工作电流。发光二极管的核心部分是由P型半导体和N型半导体组成的晶片,在P型半导体和N型半导体之间有一个过渡层,称为PN结。在某些半导体材料的PN结中,注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来,从而把电能直接转换为光能。PN结加反向电压,少数载流子难以注入,故不发光。这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管,通称LED。当它处于正向工作状态时(即两端加上正向电压),电流从LED阳极流向阴极时,半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线,光的强弱与电流有关。LED发光二极管电压范围LED(发光二极管)的工作电压随制造材料不同也不同。普通做提醒指示用磷砷化镓材料的在1.55V-----1.85V之间;磷化镓材料的在1.85V-----2.15V之间,这种LED有红、绿、黄、橙(双色LED)多种发光颜色供选择。一般工作电流很小,约在5-----10mA(0.005A-----0.010A),亮度不是很高,不能用于照明。手电筒中用的LED是一种超高亮度的,它的工作电压较高,通常为3.35V------3.65V,工作电流也相对较大,在30mA-----50mA,亮度很高,目前发光颜色单一,为冷光色。其实LED还有许多种类,在民用、工业、科技、国防、航空和航天等领域得到了广泛的应用!随着新技术的出现新型集成R-LED,使普通红光LED从1.8V-2.2V的区间,上升到3V-10V的工作电压YXSensorYX503URCLED发光二极管工作电流10-30Ma,蓝光YXSensorYX503BRCLED也从5-12V可工作电压。好啦,以上就是小编为大家编辑整理的LED发光二极管的工作原理以及它所能承受的电压范围了,相信大家对LED发光二极管的原理也都有了一定的了解了。LED发光二极管有着工作电流很小,工作电压很低,可靠性高,寿命长,抗冲击和抗震性能好。可以通过调制通过的电流强弱可以方便地调制发光的强弱等传统照明设备所不具有的优点,因此可以得到广泛的运用。

led二极管发光原理

led二极管发光原理简析

led二极管是半导体二极管的一种,可以把电能转化成光能。它的英文是LightEmittingDiode。由镓(Ga)与砷(As)、磷(P)、氮(N)、铟(In)的化合物制成的二极管。LED二极管现在应用非常广泛,生活中也随处可见它的身影。但是它的发光原理是什么呢?今天小编就为大家揭秘。LED二极管的基本结构是一块半导体材料,放在一个有引线的架子上,然后在周围用环氧树脂密封起来,可以起到保护内部芯线的作用,所以LED的抗震性能好。LED二极管的核心是P型半导体和N型半导体,在P型半导体和N型半导体之间有一个过渡层,称作PN结。其发光原理可以用PN结的结构来做解释。LED二级管发光原理如下图所示,因为制作半导体发光二极管的半导体材料是重掺杂的,二极管内部有P区N区之分,所以导致热平衡状态下的N区有很多易迁移的电子,P区有较多的不易迁移的空穴。在常态下及PN结阻挡的情况下,空穴和电子不能发生自然复合,但是当给PN结加以正向电压时,由于外加电场方向与势垒区的自建电场方向相反,破坏了PN结的动态平衡,产生了少数的载流子。空穴从P区迁移至N区,同样电子从N区迁移到P区,产生少数载流子将同该区的多数载流子复合,将多余的能量以光的形式辐射出去.二极管就发出光了。以下是传统发光二极管所使用的无机半导体物料和所它们发光的颜色铝砷化镓(AlGaAs)-红色及红外线铝磷化镓(AlGaP)-绿色磷化铝铟镓(AlGaInP)-高亮度的橘红色,橙色,黄色,绿色磷砷化镓(GaAsP)-红色,橘红色,黄色磷化镓(GaP)-红色,黄色,绿色氮化镓(GaN)-绿色,翠绿色,蓝色铟氮化镓(InGaN)-近紫外线,蓝绿色,蓝色碳化硅(SiC)(用作衬底)-蓝色硅(Si)(用作衬底)-蓝色(开发中)蓝宝石(Al2O3)(用作衬底)-蓝色zincselenide(ZnSe)-蓝色钻石(C)-紫外线氮化铝(AlN),aluminiumgalliumnitride(AlGaN)-波长为远至近的紫外线看完这些,是不是知道了led二极管的发光原理呢?下次看到五彩缤纷的led灯我们就可以自豪说出它的发光原理了。身边处处是智慧,用善于发现的眼睛去感受吧。

光电二极管工作原理

光电二极管工作原理

晶体二极管为一个由p型半导体和n型半导体形成的p-n结,在其界面处两侧形成空间电荷层,并建有自建电场。那光电二极管工作原理及其他二极管的工作原理又是什么呢,会是相同的吗?一、光电二极管工作原理普通二极管在反向电压作用时处于截止状态,只能流过微弱的反向电流,光电二极管在设计和制作时尽量使PN结的面积相对较大,以便接收入射光。光电二极管是在反向电压作用下工作的,没有光照时,反向电流极其微弱,叫暗电流;有光照时,反向电流迅速增大到几十微安,称为光电流。光的强度越大,反向电流也越大。光的变化引起光电二极管电流变化,这就可以把光信号转换成电信号,成为光电传感器件。二、光敏二极管工作原理在光敏二极管管壳上有一个能射入光线的玻璃透镜,入射光通过透镜正好照射在管芯上.发光二极管管芯是一个具有光敏特性的PN结,它被封装在管壳内.发光二极管管芯的光敏面是通过扩散工艺在N型单晶硅上形成的一层薄膜.光敏二极管的管芯以及管芯上的PN结面积做得较大,而管芯上的电极面积做得较小,PN结的结深比普通半导体二极管做得浅,这些结构上的特点都是为了提高光电转换的能力.另外,与普通半导体二极管一样,在硅片上生长了一层SiO2保护层,它把PN结的边缘保护起来,从而提高了管子的稳定性,减少了暗电流。通过以上介绍二极管的工作原理,你是否清楚了各种二极管的不同及用处呢?更多信息请持续关注。

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