LED原理及特性

發光原理

發光二管是由Ⅲ-Ⅳ族化合物，如GaAs（砷化鎵）、GaP（磷化鎵）、GaAsP（磷砷化鎵）等半導體制成的，其核心是PN結。因此它具有一般P-N結的I-N特性，即正向導通，反向截止、擊穿特性。此外，在一定條件下，它還具有發光特性。在正向電壓下，電子由N區注入P區，空穴由P區注入N區。進入對方區域的少數載流子（少子）一部分與多數載流子（多子）復合而發光，如圖1所示。

假設發光是在P區中發生的，那么注入的電子與價帶空穴直接復合而發光，或者先被發光中心捕獲后，再與空穴復合發光。除了這種發光復合外，還有些電子被非發光中心（這個中心介于導帶、介帶中間附近）捕獲，而后再與空穴復合，每次釋放的能量不大，不能形成可見光。發光的復合量相對于非發光復合量的比例越大，光量子效率越高。由于復合是在少子擴散區內發光的，所以光僅在靠近PN結面數μm以內產生。

理論和實踐證明，光的峰值波長λ與發光區域的半導體材料禁帶寬度Eg有關，即

λ≈1240/Eg（mm）

式中Eg的單位為電子伏特（eV）。若能產生可見光（波長在380nm紫光～780nm紅光），半導體材料的Eg應在3.26～1.63eV之間。比紅光波長長的光為紅外光。使用不普遍。

?特性

（1）允許功耗Pm:允許加于LED兩端正向直流電壓與流過它的電流之積的大值。超過此值，LED發熱、損壞。

（2）大正向直流電流IFm：允許加的大的正向直流電流。超過此值可損壞二管。

（3）大反向電壓VRm：所允許加的大反向電壓。超過此值，發光二管可能被擊穿損壞。

（4）工作環境topm:發光二管可正常工作的環境溫度范圍。低于或高于此溫度范圍，發光二管將不能正常工作，效率大大降低。

（5）打開電源時，不會產生火花，從而在危險空間不會因火花而發生爆炸的可能，達到防爆的效果，所以叫防爆手電。