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发光二极管原理及特性(发光二极管工作原理及其特点)

来源:www.haichao.net  时间:2022-12-22 17:27   点击:279  编辑:admin   手机版

1. 发光二极管工作原理及其特点

LED是light emitting diode的缩写,中文名称“发光二极管”

其发光原理跟激光的产生相似。

一个原子中的电子有很多能级,当电子从高能级向低能级跳变时,电子的能量就减少了,而减少的能量则转变成光子发射出去。大量的这些光子就是激光了。

LED原理类似。不过不同的是,LED并不是通过原子内部的电子跃变来发光的,而是通过将电压加在LED的PN结两端,使PN结本身形成一个能级(实际上,是一系列的能级),然后电子在这个能级上跃变并产生光子来发光的。

2. 发光二极管的工作原理和主要特性

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。

3. 发光二极管的工作原理简述

LED(LightEmittingDiode),发光二极管,是一种固态的半导体器件,它可以直接把电转化为光。LED的“心脏”是一个半导体的晶片,晶片的一端附在一个支架上,连接电源的是负极,另一端连接电源的正极,使整个晶片被环氧树脂封装起来。

半导体晶片由两部分组成,一部分是P型半导体,在它里面空穴占主导地位,另一端是N型半导体,在这边主要是电子。

这两种半导体连接起来的时候,它们之间就形成一个P-N结。

当电流通过导线作用于这个晶片的时候,电子就会被推向P区,在P区里电子跟空穴复合,然后就会以光子的形式发出能量,这就是LED发光的原理。

4. 发光二极管的作用及特点

  1.发光二极管优点

  电光转化效率高(接近60%,绿色环保、寿命长(可达10万小时)、工作电压低(3V左右)、反复开关无损寿命、体积小、发热少、亮度高、坚固耐用、易于调光、色彩多样、光束集中稳定、启动无延时;

  2.发光二极管缺点

  起始成本高、显色性差、大功率LED效率低、恒流驱动(需专用驱动电路)。 相比之下,各种传统照明存在一定的缺陷。  

3.白炽灯

  电光转化效率低(10%左右)、寿命短(1000小时左右)、发热温度高、颜色单一且色温低。

  4.荧光灯

  电光转化效率不高(30%左右)、危害环境(含汞等有害元素,约3.5-5mg/只)、不可调亮度(低电压无法启辉发光)、紫外辐射、闪烁现象、启动较慢、稀土原料涨价(荧光粉占成本比重由10%上升到60~70%)、反复开关影响寿命;体积大。

5. 发光二极管的工作特性概述

二极管具有单相导电性,只能从正极流入,负极流出。

二极管,电子元件当中,一种具有两个电极的装置,只允许电流由单一方向流过,许多的使用是应用其整流的功能。而变容二极管(Varicap Diode)则用来当作电子式的可调电容器。大部分二极管所具备的电流方向性我们通常称之为“整流(Rectifying)”功能。二极管最普遍的功能就是只允许电流由单一方向通过(称为顺向偏压),反向时阻断 (称为逆向偏压)。因此,二极管可以想成电子版的逆止阀。

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pn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pn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,pn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。pn结的反向击穿有齐纳击穿和雪崩击穿之分。

6. 发光二极管的工作原理和特点

半导体发光二极管  半导体发光二极管和半导体激光器类似,也是一个PN结,也是利用外电源向PN结注入 电子来发光的。半导体发光二极管记作 LED,是由P型半导体形成的P层和N型半导体形成的N层,以及中间的由双 异质结构成的有源层组成。有源层是发光区,其厚度为0.1~0.2μm左右。

  半导体发光二极管的结构公差没有激光器那么严格,而且无谐振腔。所以,所发出的光不是激光,而是荧光。LED是外加正向电压工作的器件。在正向偏压作用下,N区的电子将向正方向扩散,进入有源层,P区的空穴也将向负方向扩散,进入有源层。进入有源层的电子和空穴由于异质结势垒的作用,而被封闭在有源层内,就形成了粒子数反转分布。这些在有源层内粒子数反转分布的电子,经跃迁与空穴复合时,将产生自发辐射光。

  半导体发光二极管的结构简单,体积小,工作电流小,使用方便,成本低,所以在光电系统中的应用极为普遍。

7. 发光二极管工作原理及其特点是

它们的结构简单说就是三明治的夹心结构,中间的夹心是有源区。 二者的结构上是相似的,但是LED没有谐振腔,LD有谐振腔。 LD工作原理是基于受激辐射、LED是基于自发辐射。

LD发射功率较高、光谱较窄、直接调制带宽较宽,而LED发射功率较小、光谱较宽、直接调制带宽较窄。

8. 发光二极管工作原理及其特点是什么

发光二极管简称为LED。由含镓(Ga)、砷(As)、磷(P)、氮(N)等的化合物制成。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。

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,氮化镓二极管发蓝光。发光二极管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约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管子的电流。

9. 发光二极管的原理是什么

二极管有两个管脚,一个是正极一个是负极,它最大的特性是单向导电性,既电荷只能由正极流向负极。二极管主要的参数有额定电流、额定电压、结电压等,选用时应根据实际要求加以甄别选用。二极管种类很多功能各异,常见的有整流二极管,稳压二极管,发光二极管等。

整流,开关,检波等二极管是利用单向导电性工作的,主要是把交流变成直流。稳压二极管是利用齐纳二极管反向击穿时,结电压在一定电流下保持基本不变的原理来工作的。而发光二极管是个负载,正向加电会发光。

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10. 简述二极管发光原理

红色发光二极管的工作电压最低,约1.6-1.7V;其次是普绿色、黄色,1.7-1.8V;白色1.8-1.9V;橙色1.8V-2.4V;蓝、白、翠绿电压范围:2.8V-3.5V。

发光二极管的反向耐压只有借助兆欧表和万能表测量。

将二极管反向接到兆欧表两端,并用万能表的500V档监测二极管的电压,逐渐增加兆欧表的电压,二极管被击穿时,电压不会继续升高的,这时万能表指示的电压就是二极管的反向耐压。一般只有几十伏。测量时,因为兆欧表的电流很小的缘故,不用担心二极管损坏,标准测试电流为20MA。

发光原理

50年前人们已经了解半导体材料可产生光线的基本知识,第一个商用二极管产生于1960年。LED是英文light emitting diode(发光二极管)的缩写, 发光二极管

  它的基本结构是一块电致发光的半导体材料,置于一个有引线的架子上,然后四周用环氧树脂密封,起到保护内部芯线的作用,所以LED的抗震性能好。   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。

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