所谓LED，就是发光二极管（Light Emitting Diode），它是一种可以将电能转化力光能的电子器件，其结构主要由PN结芯片、电极和光学系统组成。LED的心脏为一块电致发光的半导体芯片，芯片的一端固定在支架上，这一端是负极；另一端则连接正极，整个芯片被封装在环氧树脂中。
图1-1 LED结构
半导体芯片是发光二极管的核心部分，它是由空穴占主导地位的P型半导体和电子占主导地位的N型半导体组成，是由Ⅲ～Ⅳ族化合物，如GaAs（砷化镓）、GaP（磷化镓）、GaAsP（磷砷化镓）等半导体制成的；当P型半导体和N型半导体连接在一起时，它们之间形成一个过渡层，称为PN结。它具有一般P-N结的特性，即正向导通，反向截止、击穿特性。此外，在一定条件下，它还具有发光特性。
LED发光的基本原理是：电场的作用激发电子由低能态跃迁到高能态，当这些电子从高能态回到低能态的时候，根据能量守恒原理，多余的能量将以光的形式释放出来。即当PN结在正向电压下，电子由N区注入P区，空穴由P区注入N区，进入对方区域的少数载流子（少子）一部分与多数载流子（多子）复合而发光。这个发光过程包括三个部分：正向偏压下的载流子注入、复合辐射和光能传输，如图1-2所示。
图1-2 LED发光原理(www.xing528.com)
假设发光是在P区中发生的，那么注入的电子与价带空穴直接复合而发光，或者先被发光中心捕获后，再与空穴复合发光。除了这种发光复合外，还有些电子被非发光中心（这个中心介于导带、介带中间附近）捕获，而后再与空穴复合，每次释放的能量不大，不能形成可见光。发光的复合量相对于非发光复合量的比例越大，光量子效率越高。由于复合是在少子扩散区内发光的，所以光仅在靠近PN结面数μm以内产生。
理论和实践证明，光的峰值波长λ与发光区域的半导体材料禁带宽度Eg有关，即：
λ≈1240/Eg（mm）
式中Eg的单位为电子伏特（eV）。Eg越大，所发出的光子波长就越短，颜色就会蓝移。反之，Eg越小，所发出的光子波长就越长，颜色就会红移。
若能产生可见光（波长在380nm紫光～780nm红光），半导体材料的Eg应在3.26～1.63eV之间。比红光波长长的光为红外光。在此能量范围之内，带隙为直接带的Ⅲ～Ⅳ族或Ⅲ～Ⅴ族半导体材料只有GaN、GaP等少数材料，也可以利用Ⅲ～Ⅳ族或Ⅲ～Ⅴ族二元化合物组成新的三元或四元Ⅲ-Ⅳ族或Ⅲ-Ⅴ族固溶体，通过改变固溶体的组分来改变禁带宽度与带隙类型。现在已有红外、红、黄、绿及蓝光发光二极管，但其中蓝光二极管成本、价格很高，使用不普遍。
表1-2 无机半导体材料LED及颜色
免责声明：以上内容源自网络，版权归原作者所有，如有侵犯您的原创版权请告知，我们将尽快删除相关内容。
