發(fā)光二極管的特性分析

蔡旺

摘 要：鑒于發(fā)光二極管的特性，在多個(gè)領(lǐng)域中都得到了廣泛的應(yīng)用，讓人們的生活變得更加豐富多彩。本文主要針對(duì)發(fā)光二極管的發(fā)光原理與特性進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：發(fā)光二極管；發(fā)光原理；特性

發(fā)光二極管具有低、小、輕、長(zhǎng)、快、好的優(yōu)點(diǎn)，這里所提到的低就是指所產(chǎn)生的電壓低、具有極好的耐沖擊，同時(shí)具備極強(qiáng)的穩(wěn)定性，其生產(chǎn)成本低廉，而小就是指功耗和體積都比較小，便于日常的使用和安裝，輕就是指發(fā)光二極管的重量較輕，長(zhǎng)是指發(fā)光二極管的使用周期比較長(zhǎng)，快是反應(yīng)速度快，好是單色性能好，由于它的這些特點(diǎn)，因此它的應(yīng)用范圍較為廣泛。

一、發(fā)光二極管的發(fā)光原理介紹

發(fā)光二極管采用了注入式發(fā)光原理，其關(guān)鍵核心就是pn結(jié)，屬于一種固體形態(tài)的半導(dǎo)體元器件，能夠有效的將電能轉(zhuǎn)化為光能，是一種半導(dǎo)體晶片，以支架為載體，這種半導(dǎo)體晶片分別接入正負(fù)極，通過(guò)樹脂將整個(gè)晶片進(jìn)行包裹。

發(fā)光二極管內(nèi)的半導(dǎo)體晶片可以劃分為P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體兩部分，其中在P型半導(dǎo)體中占據(jù)主要位置的就是內(nèi)部的空穴，而在N型半導(dǎo)體中大部分為電子。在這兩種半導(dǎo)體的共同作用下，形成了“P-N結(jié)”。當(dāng)二極管有電流經(jīng)過(guò)時(shí)，N型半導(dǎo)體內(nèi)的電子就會(huì)被向P區(qū)推動(dòng)，電子就會(huì)和P區(qū)內(nèi)的空穴進(jìn)行結(jié)合，隨后光子就會(huì)產(chǎn)生能量，這就是二極管發(fā)光的原理。發(fā)光二極管所產(chǎn)生的不同顏色是由于光的波長(zhǎng)與制作P-N結(jié)材料的不同而產(chǎn)生的。發(fā)光二極管可以產(chǎn)生眾多的顏色，人們可以根據(jù)日常的使用需求進(jìn)行選擇，適用于室內(nèi)裝飾、城市夜景、信號(hào)燈、液晶信息顯示等領(lǐng)域的應(yīng)用。

發(fā)光二極管發(fā)熱英文縮減為L(zhǎng)ED，主要是由含有氮、砷和磷等多種化合物所制造而成。通過(guò)多種化合物的共同作用所制作而成的發(fā)光二極管通常在儀器中被用作指示燈，可以發(fā)出五顏六色的光，人們利用先進(jìn)的技術(shù)制作出照明產(chǎn)品，LED燈所采用的就是冷發(fā)光技術(shù)，具有高亮度性和低發(fā)熱性，都是有無(wú)毒材料制作而成，不會(huì)造成污染，還可以再回收利用，無(wú)輻射，不產(chǎn)生紫外線和紅外線，安全方便，是綠色光源產(chǎn)品，還可以用三基色原理，變換為成千上萬(wàn)種顏色變化，再利用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)人們對(duì)各種顏色的選擇需求，它具有正向伏安特性、光譜特性和光強(qiáng)角分布等特性。

二、發(fā)光二極管特性研究

發(fā)光二極管具有正向伏安的特性。即將正向偏置電壓通過(guò)二極管時(shí)，在最開始階段剛開始，電流在電壓的影響下較慢，電壓逐漸增大直至導(dǎo)通電壓時(shí)，在二極管內(nèi)就會(huì)有正向電流通過(guò)，此時(shí)的電流就會(huì)急速增加致使二極管導(dǎo)通，這時(shí)電壓變化不大，而電流變化大。加反向偏置電壓時(shí)二極管不能導(dǎo)通，但也不是一點(diǎn)也沒(méi)有電流通過(guò)，而是反向電流比較小罷了，電流過(guò)大的話，就會(huì)使二極管內(nèi)的pn結(jié)極易造成損害，所以從中可以看出二極管屬于正向?qū)?，反向截止，大電流擊穿，?jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是二極管具有單向?qū)щ娦阅堋?/p>

光譜特性。有理論分析得出，發(fā)光二極管中的禁帶寬度與之相對(duì)應(yīng)的電壓值和閾值電壓具有不相等性，禁帶寬度是半導(dǎo)體材料中空穴跟電子吸收和釋放的能量，閾值電壓是電子流過(guò)pn結(jié)需要的能量與雜質(zhì)濃度有密切關(guān)系。可見(jiàn)光的光譜波長(zhǎng)在380nm-760nm中，所以我們只能感受到赤、橙、綠、青、黃、藍(lán)、紫這七中單色光，因?yàn)榘坠獠皇菃紊?，所以廣眾沒(méi)有白色光。而是多色復(fù)合而成的光，好比太陽(yáng)光是由這七種單色光混合而成的白色光，彩電中也是由三基色紅、綠、藍(lán)合成的白色光。顯而易見(jiàn)，要想使LED發(fā)出白光，也要用這七色光合成。根據(jù)我們對(duì)可見(jiàn)光的探索，我們所看到的白光，不少于兩種光的合成，藍(lán)光和黃光或藍(lán)光、綠光、紅光合成。它們都有藍(lán)色光，因此攝取藍(lán)色光已成關(guān)鍵，也就是目前的“藍(lán)光技術(shù)”。

光強(qiáng)角分布特性。有視角與半值角為參數(shù)，半值角影響光強(qiáng)角分布情況，半值角小于20度，指向性很高，可用作局部照明，不小于20度且不大于45度的角可作于指示燈，半值角大于45度的散射性好，由此可見(jiàn)半值角大小不同用途也不同，我們可以利用這一點(diǎn)來(lái)制作我們所需要的各種燈具。

根據(jù)發(fā)光二極管上述的三種特性，我們可以應(yīng)用于各種領(lǐng)域，指向性很好的高強(qiáng)度發(fā)光二極管可用于局部小范圍照明，比如小臺(tái)燈、手電筒、頭燈等，其電壓低，功率小，用干電池就可以供電了，一般用多個(gè)并聯(lián)使用，使用壽命長(zhǎng)。通過(guò)電路設(shè)計(jì)，我們還可以連接到220v的交流電中使用，由此可見(jiàn)，假如把我們室內(nèi)的日關(guān)燈，夜間的路燈，霓虹燈，還有交通指揮燈等都改為發(fā)光二極管燈，那么每年節(jié)約很多能源，利國(guó)利民，前景廣闊。

三、結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)在科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展，近年來(lái)，人們發(fā)明了一種全新發(fā)光二極管被叫做有機(jī)發(fā)光二極管。有機(jī)發(fā)光二極管克服了液晶的不足之處，成為各種電子產(chǎn)品的材料，被普遍應(yīng)用，由于有機(jī)發(fā)光電子材料特殊性質(zhì)，已被列為令人矚目的有機(jī)電子學(xué)、塑料電子學(xué)范疇，成為人們進(jìn)一步研究的課題。

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