發光二極管的特性分析

蔡旺

摘 要：鑒于發光二極管的特性，在多個領域中都得到了廣泛的應用，讓人們的生活變得更加豐富多彩。本文主要針對發光二極管的發光原理與特性進行分析。

關鍵詞：發光二極管；發光原理；特性

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

一、發光二極管的發光原理介紹

發光二極管采用了注入式發光原理，其關鍵核心就是pn結，屬于一種固體形態的半導體元器件，能夠有效的將電能轉化為光能，是一種半導體晶片，以支架為載體，這種半導體晶片分別接入正負極，通過樹脂將整個晶片進行包裹。

發光二極管內的半導體晶片可以劃分為P型半導體和N型半導體兩部分，其中在P型半導體中占據主要位置的就是內部的空穴，而在N型半導體中大部分為電子。在這兩種半導體的共同作用下，形成了“P-N結”。當二極管有電流經過時，N型半導體內的電子就會被向P區推動，電子就會和P區內的空穴進行結合，隨后光子就會產生能量，這就是二極管發光的原理。發光二極管所產生的不同顏色是由于光的波長與制作P-N結材料的不同而產生的。發光二極管可以產生眾多的顏色，人們可以根據日常的使用需求進行選擇，適用于室內裝飾、城市夜景、信號燈、液晶信息顯示等領域的應用。

發光二極管發熱英文縮減為LED，主要是由含有氮、砷和磷等多種化合物所制造而成。通過多種化合物的共同作用所制作而成的發光二極管通常在儀器中被用作指示燈，可以發出五顏六色的光，人們利用先進的技術制作出照明產品，LED燈所采用的就是冷發光技術，具有高亮度性和低發熱性，都是有無毒材料制作而成，不會造成污染，還可以再回收利用，無輻射，不產生紫外線和紅外線，安全方便，是綠色光源產品，還可以用三基色原理，變換為成千上萬種顏色變化，再利用先進的科學技術，實現人們對各種顏色的選擇需求，它具有正向伏安特性、光譜特性和光強角分布等特性。

二、發光二極管特性研究

發光二極管具有正向伏安的特性。即將正向偏置電壓通過二極管時，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通電壓時，在二極管內就會有正向電流通過，此時的電流就會急速增加致使二極管導通，這時電壓變化不大，而電流變化大。加反向偏置電壓時二極管不能導通，但也不是一點也沒有電流通過，而是反向電流比較小罷了，電流過大的話，就會使二極管內的pn結極易造成損害，所以從中可以看出二極管屬于正向導通，反向截止，大電流擊穿，簡單來說就是二極管具有單向導電性能。

光譜特性。有理論分析得出，發光二極管中的禁帶寬度與之相對應的電壓值和閾值電壓具有不相等性，禁帶寬度是半導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pn結需要的能量與雜質濃度有密切關系。可見光的光譜波長在380nm-760nm中，所以我們只能感受到赤、橙、綠、青、黃、藍、紫這七中單色光，因為白光不是單色光，所以廣眾沒有白色光。而是多色復合而成的光，好比太陽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、藍合成的白色光。顯而易見，要想使LED發出白光，也要用這七色光合成。根據我們對可見光的探索，我們所看到的白光，不少于兩種光的合成，藍光和黃光或藍光、綠光、紅光合成。它們都有藍色光，因此攝取藍色光已成關鍵，也就是目前的“藍光技術”。

光強角分布特性。有視角與半值角為參數，半值角影響光強角分布情況，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，由此可見半值角大小不同用途也不同，我們可以利用這一點來制作我們所需要的各種燈具。

根據發光二極管上述的三種特性，我們可以應用于各種領域，指向性很好的高強度發光二極管可用于局部小范圍照明，比如小臺燈、手電筒、頭燈等，其電壓低，功率小，用干電池就可以供電了，一般用多個并聯使用，使用壽命長。通過電路設計，我們還可以連接到220v的交流電中使用，由此可見，假如把我們室內的日關燈，夜間的路燈，霓虹燈，還有交通指揮燈等都改為發光二極管燈，那么每年節約很多能源，利國利民，前景廣闊。

三、結語

現在科學技術飛速發展，近年來，人們發明了一種全新發光二極管被叫做有機發光二極管。有機發光二極管克服了液晶的不足之處，成為各種電子產品的材料，被普遍應用，由于有機發光電子材料特殊性質，已被列為令人矚目的有機電子學、塑料電子學范疇，成為人們進一步研究的課題。

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