半导体发光器件-LD和LED
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相对亮度
7）寿命 LED的寿命一般很长，j＝1A/cm2,寿命为106h，与j有关， 近似表示为 B(t ) B exp(tj / )
0
B0：起始亮度； j：工作电流密度； t：工作时间； : 老化时间常数， 一般为 106 mA / cm2
影响LED寿命的因素有： • 表面漏电流的增加 • 沾污物(Cu)的内扩散 • 在p-n结附近形成非辐射复合中心。 解决方法：对于前面两个因素，可采用合适的钝化、封 装以及清洗技术予以消除，对于后一个原因可以在制作 LED时尽量保证晶格的完整性，降低其缺陷密度，来达到 缓解非辐射复合中心产生的速度，但不能完全消除。
反向击穿电压 一般在十几伏~几十伏 非线性、整流特性 单向导电性：正向低接触电阻，反向高接触电阻
2） B～V特性和B～I特性（发光强度与正向电流特性） • LED的发光亮度B与电压V的关系，用下式表示：
B＝B0 exp(ev / KT )
B0为起始亮度（开启点的 亮度）
• LED的B～I特性用下式表示：
: GaP:N
GaN
4.2Βιβλιοθήκη 0.7100.015~0.15
GaN+YAG
小芯片1.6， 大芯片18
例：
四、LED的驱动电路
1.为什么LED需要驱动电路？ LED不像普通的白炽灯，可以直接连接220V交流市电使用。 LED是2~3V的低电压驱动，且是特性敏感的半导体器件（I-V 特性，负的电阻温度特性），因此必须设计合适的驱动电路 ，使其处于工作状态。 2.选择和设计LED驱动电路需要考虑的问题 1）高可靠性（特别对于室外照明显示） 2）高效率（符合LED节能环保的特点） 3）浪涌保护（提升LED抗反向电压能力） 4）保护功能（增加LED温度负反馈，仿真LED温度过高） 5）防护方面（防水、防潮、外壳耐晒） 6）驱动方式：恒压驱动、恒流驱动 7）驱动电源的寿命要与LED的寿命相适配 8）考虑电磁兼容
五、发光二极管的基本使用方法
1.如何使可见光发光二极管发光
由于LED是单向导通电阻，在正向，如果电压不超过上升电压， 也没有电流流动。因此，为了使LED发光，电源电压至少要大 于上升电压（正向电压）。 正向电压与LED发光颜色有关（P10 表1-2）： 红~黄：1.8-2.2V；绿~蓝：3.0-3.6V 正向电流与LED种类有关（~20mA）
窄的半高宽可以使得色彩感更敏锐。 器件工作时的温度会影响发射光谱，随着温度升高， Δλ 变大， λmax也会发生漂移0.3~0.4nm/度， Δλ 在 光通信中是一个很重要的参量。
LED的光谱分布与制备所用化合物半导体种类、性质及pn结结构（外延层 厚度、掺杂杂质）等有关，而与器件的几何形状、封装方式无关。
2.发光二极管的检测
用万用表检测发光二极管时，必须 使用“R×10k”挡。因为发光二极 管的管压降为 2V 左右，而万用表 “ R×1k”及其以下各电阻挡表内 电池仅为1.5V，低于管压降，无论 正、反向接入，发光二极管都不可 能导通，也就无法检测。用 “ R×10k”挡时表内接有 15V （有 些万用表为9V）电池，高于管压降， 所以可以用来检测发光二极管。 （1）发光二极管正、负极的判别 通常，发光二极管两管脚中，较长的是正极，较短的是 负极。对于透明或半透明塑料封装的发光二极管，可以用肉眼 观察到它的内部电极的形状，内电极较小的为正极，内电极较 大的为负极。如右图所示。
LED λp 发光颜色 （nm）
材料
可见光发光效率 （lm/w）
外量子效率 最高值 平均值 1~3 0.3 0.2
红光
700 660 650 590
GaP Zn-O GaAlAs GaAsP GaP N-N
:
2.4 0.27 0.38 0.45
12 0.5 0.5 0.1
黄光
绿光
蓝光 白光
555
465 谱带
一般工作在小电流IF＜10mA， 或者10~20 mA长时间连续点亮 LED温升不明显。 此外，若环境温度较高，LED的 主波长或λp 就会向长波长漂 移，BO也会下降，尤其是点阵、 大显示屏的温升对LED的可靠性、 稳定性影响应专门设计散射通 风装置。
4）发射光谱 描述LED发射光谱分布的两个主要参量： 峰值波长λmax与半高宽Δλ（单色性指标） 。 例：III-V族化合物半导体的光谱半高宽大多在 30~50nm，对 GaAs1-xPx和Ga1-xAlxAs由于x不同， λmax＝620～680nm， Δλ ＝20～30nm； 对GaP（红）: λmax＝700nm，Δλ ＝10nm； 对GaP（绿）: λmax＝570nm，Δλ ＝25nm。
图2 指向性弱（2θ
1/2大）
采用不同的封装工艺，圆形 LED：5°、10°、30°、45°
6）响应时间 从电流流过LED到管芯发光所需要的时间，又称响应速度。 在快速显示，快速调制时，器件对信息的反应速度，即对 启亮和熄灭时间有一定的要求.
IF
• 响应时间与少子的寿命、结电容、 寄生电容有关。 • LED 的响应时间很短，主要是由于 载流子的直接跃迁复合时间较短。 例： GaP 为 100ns ， GaAsP 只有几 个ns。
5）方向性 LED的发光强度因树脂透镜的形状不同而方向性不同。LED大量 应用要求是圆柱、圆球封装，由于凸透镜的作用，故都具有很 强指向性：位于法向方向光强最大，其与水平面交角为90°。 当偏离正法向不同θ角度，光强也随之变化。
为获得高指向性的角分布 ①使用圆锥状（子弹头）的模粒头；
② LED管芯位置离模粒头远些； ③ 封装的环氧树脂中勿加散射剂 采取上述措施可使 LED 2θ1/2 = 6° 左右，大大提高了指向性。
第四章 半导体发光器件
4.1 发光二极管LED
4.2 半导体激光器LD
4.1 发光二极管（LED）
发光二极管（Light Emitting Diode），简称LED，是一种 能将电能转换为光能的半导体器件（固态发光元件），由 磷化镓、砷化镓、磷砷化镓、砷磷化镓等半导体材料制成。
一、发光二极管的工作原理和结构
三、可见光发光二极管的特性（主要参数）
1.绝对最大额定值 发光二极管的主要参数有最大工作电流IFM和最高反向电压URM。
（1）最大工作电流IFM
•IFM是指发光二极管长期正常工作所允许通过的最大正向电 流。使用中不能超过此值，否则将会烧毁发光二极管。 （2）最高反向电压URM
•URM是指发光二极管在不被击穿的前提下，所能承受的最大 反向电压。使用中不应使发光二极管承受超过此参数值， 否则发光二极管将可能被击穿。 •最大峰值电流和最高反向电压通常与环境温度相关。
8）发光效率 LED效率有内部效率（pn结附近由电能转化成光能的效率）与外 部效率（辐射到外部的效率）。品质优良的LED要求向外辐射的 光能量大，向外发出的光尽可能多，即外部效率要高。 LED最重要的光电特性是用辐射出光能量（发光量）与输入电能 之比，即发光效率。 为了进一步提高外部出光效率ηe可采取以下措施： ① 用折射率较高的透明材料（环氧树脂n=1.55并不理想）覆盖 在芯片表面； ② 把芯片晶体表面加工成半球形； ③ 用Eg大的化合物半导体作衬底以减少晶体内光吸收。 有 人 曾 经 用 n=2.4~2.6 的 低 熔 点 且 热 塑 性 大 的 玻 璃 [ 成 分 AsS(Se)-Br(I)] 作封帽，可使红外 GaAs 、 GaAsP 、 GaAlAs 的 LED 效 率提高4~6倍。
普通发光二极管的工作电压一般都为2~3V，电路只要满足工作 电压的要求，不论是直流还是交流都可以。可根据要求选择发 光二极管的发光颜色；根据安装位置，选择发光二极管的形状 和尺寸。
发光二极管工作的条件： 1、加正偏电压
2、正偏电压大于1.5V，一 般在2V到3V 3、工作电流为10~30mA为适宜
发光二极管的构成：管芯支架、管芯晶片、金线、环氧树脂 1）单色LED：P3 图1-2 2）白光LED
白光LED1：图1
白光LED2：图2
二、发光二极管的分类
发光二极管的种类很多：
（1）按材料分 可分为砷化镓LED、磷砷化镓 LED、磷化镓发LED、砷铝化镓LED等。 （2）按发光二极管的发光颜色分 可分为红色、绿色、黄色、橙色等可见光发光二极管以及不可见的红 外发光二极管。 （3）按发光效果分 按发光效果可分为固定颜色LED和变色LED两类，其中变色LED包括双色 和三色等。 （4）按发光二极管的封装外形分
For ideal diode, current flows only one way Real diode is close to ideal
Ideal Diode
上升电压： GaAs ~ 1.V GaAsP/GaAlAs ~ 1.5V GaP ~ 1.8V GaN ~ 2.5V INGaN ~ 3.0V
人眼 感光
1 蓝光InGaN/GaN 4 红外GaAs ① ② ③ ④ ⑤
2 绿光 GaP:N 5 Si光电二极管
3 红光 GaP:Zn-O 6 标准钨丝灯
是蓝色InGaN/GaN发光二极管，发光谱峰λp = 460～465nm； 是绿色GaP:N的LED，发光谱峰λp = 550nm； 是红色GaP:Zn-O的LED，发光谱峰λp = 680～700nm； 是红外LED使用GaAs材料，发光谱峰λp = 910nm； 是Si光电二极管，通常作光电接收用。
• 此外，容许损耗、工作温度、保存温度、焊接温度等在使 用时也必须注意。 • 注意：尽管在额定值范围内使用,一般不会损坏LED，但为 了延长器件的使用寿命和提高可靠性，合理的使用值通常 低于额定值的一定范围（<~60%）。
2. LED的特性 1）I～V特性 其正向I～V特性与普通二极管大致相同
图 发光二极管的电流-电压特性
电流小功率的都尽量控制在20mA，指示用LED~5mA。
• 注意事项：
使用发光二极管时应注意不要超过其最大功耗、最大正向电流和反 向击穿电压等，并注意以下几个问题： （1）若用电压源驱动，则应在电路中串接限流电阻，以限制流过管 子的正向电流，防止LED因电流过大而损坏。 （ 2 ）交流驱动时，为防止 LED 被反向击穿，可在其两端并联反极性 整流二极管保护。 （3）在焊接发光二极管时，烙铁的温度不应过高或焊接时间不宜过 长，以免损坏发光二极管。
3.LED的驱动方式
1）恒压源驱动
采用恒压源和限流电阻（图1）是成本最低的解决方案。 缺点：（稳流能力差）由于I-V曲线的非线性，只要电压有很 小的变化，电流就会变化很大（亮度变化）
求 LED 发 光 时 的限流电阻值
R=(Vin-VF)/IF
2）恒流源驱动
比较理想的白光 LED 驱动方式是采用恒电流源，它能避免白光 LED正向电压改变而造成的电流变动。使用可控制的固定正向电 流，就能提供可控制的固定显示亮度。
B＝KI m
K为比例系数； I低时：m＝ 1.3 ~ 1.5，I高时：m＝ 1
一般地，在流过额定电流值以内的情况，大体可认为发光 强度与I成正比，斜率K与发光材料有关。（不过也有例外， 如GaP(红光)当少数载流子密度达到一定的数值时会使发 光中心饱和）
3）发光强度-环境温度特性
由于发光复合几率具有温度依赖性，一般地，环境温度上升，亮 度下降；温度增加1度，发光效率减小1％，当LED消耗功率大，则 结温上升，输出亮度下降，使得发光强度随电流I不再线性增长， 而是呈现热饱和现象。所以减小功耗，改良散热条件很重要。
1. [回顾]工作原理 LED本质上是一种ＰＮ结半导体器件，其发光原理为低电 场下的注入式电致发光：加电场-》载流子扩散-》复合发 光 发光波长由PN结的禁带宽度Eg决定，即取决于材料的性质。 P区和N区发光的比例由LED的材料、结构和掺杂决定。
2. LED的结构： 采用半导体工艺在衬底上 制作p-n结，然后制作Al电 极，接着在半导体衬底一 面蒸镀Au－Ge电极，制得 芯片，封装芯片，焊到管 座上，由超声波焊接或热 压焊引出电极，最后涂覆 透明的环氧树脂。
按发光二极管的封装外形可分为圆柱形、矩形、方形、三角形、组合 形发光二极管。其中圆形发光二极管的外径有Φ2~Φ20mm等多种规格， 常用的有Φ3mm、Φ5mm等。
（5）按封装形式分
按封装形式有可分为:
有色透明封装（C） 无色透明封装（T）
常见发光二极管的外形图
有色散射封装（D）
无色散射封装（W） （6）按封装材料分 按封装材料的不同可 分为 塑料封装 陶瓷封装 金属封装 树脂封装 无引线封装
7）寿命 LED的寿命一般很长，j＝1A/cm2,寿命为106h，与j有关， 近似表示为 B(t ) B exp(tj / )
0
B0：起始亮度； j：工作电流密度； t：工作时间； : 老化时间常数， 一般为 106 mA / cm2
影响LED寿命的因素有： • 表面漏电流的增加 • 沾污物(Cu)的内扩散 • 在p-n结附近形成非辐射复合中心。 解决方法：对于前面两个因素，可采用合适的钝化、封 装以及清洗技术予以消除，对于后一个原因可以在制作 LED时尽量保证晶格的完整性，降低其缺陷密度，来达到 缓解非辐射复合中心产生的速度，但不能完全消除。
反向击穿电压 一般在十几伏~几十伏 非线性、整流特性 单向导电性：正向低接触电阻，反向高接触电阻
2） B～V特性和B～I特性（发光强度与正向电流特性） • LED的发光亮度B与电压V的关系，用下式表示：
B＝B0 exp(ev / KT )
B0为起始亮度（开启点的 亮度）
• LED的B～I特性用下式表示：
: GaP:N
GaN
4.2Βιβλιοθήκη 0.7100.015~0.15
GaN+YAG
小芯片1.6， 大芯片18
例：
四、LED的驱动电路
1.为什么LED需要驱动电路？ LED不像普通的白炽灯，可以直接连接220V交流市电使用。 LED是2~3V的低电压驱动，且是特性敏感的半导体器件（I-V 特性，负的电阻温度特性），因此必须设计合适的驱动电路 ，使其处于工作状态。 2.选择和设计LED驱动电路需要考虑的问题 1）高可靠性（特别对于室外照明显示） 2）高效率（符合LED节能环保的特点） 3）浪涌保护（提升LED抗反向电压能力） 4）保护功能（增加LED温度负反馈，仿真LED温度过高） 5）防护方面（防水、防潮、外壳耐晒） 6）驱动方式：恒压驱动、恒流驱动 7）驱动电源的寿命要与LED的寿命相适配 8）考虑电磁兼容
五、发光二极管的基本使用方法
1.如何使可见光发光二极管发光
由于LED是单向导通电阻，在正向，如果电压不超过上升电压， 也没有电流流动。因此，为了使LED发光，电源电压至少要大 于上升电压（正向电压）。 正向电压与LED发光颜色有关（P10 表1-2）： 红~黄：1.8-2.2V；绿~蓝：3.0-3.6V 正向电流与LED种类有关（~20mA）
窄的半高宽可以使得色彩感更敏锐。 器件工作时的温度会影响发射光谱，随着温度升高， Δλ 变大， λmax也会发生漂移0.3~0.4nm/度， Δλ 在 光通信中是一个很重要的参量。
LED的光谱分布与制备所用化合物半导体种类、性质及pn结结构（外延层 厚度、掺杂杂质）等有关，而与器件的几何形状、封装方式无关。
2.发光二极管的检测
用万用表检测发光二极管时，必须 使用“R×10k”挡。因为发光二极 管的管压降为 2V 左右，而万用表 “ R×1k”及其以下各电阻挡表内 电池仅为1.5V，低于管压降，无论 正、反向接入，发光二极管都不可 能导通，也就无法检测。用 “ R×10k”挡时表内接有 15V （有 些万用表为9V）电池，高于管压降， 所以可以用来检测发光二极管。 （1）发光二极管正、负极的判别 通常，发光二极管两管脚中，较长的是正极，较短的是 负极。对于透明或半透明塑料封装的发光二极管，可以用肉眼 观察到它的内部电极的形状，内电极较小的为正极，内电极较 大的为负极。如右图所示。
LED λp 发光颜色 （nm）
材料
可见光发光效率 （lm/w）
外量子效率 最高值 平均值 1~3 0.3 0.2
红光
700 660 650 590
GaP Zn-O GaAlAs GaAsP GaP N-N
:
2.4 0.27 0.38 0.45
12 0.5 0.5 0.1
黄光
绿光
蓝光 白光
555
465 谱带
一般工作在小电流IF＜10mA， 或者10~20 mA长时间连续点亮 LED温升不明显。 此外，若环境温度较高，LED的 主波长或λp 就会向长波长漂 移，BO也会下降，尤其是点阵、 大显示屏的温升对LED的可靠性、 稳定性影响应专门设计散射通 风装置。
4）发射光谱 描述LED发射光谱分布的两个主要参量： 峰值波长λmax与半高宽Δλ（单色性指标） 。 例：III-V族化合物半导体的光谱半高宽大多在 30~50nm，对 GaAs1-xPx和Ga1-xAlxAs由于x不同， λmax＝620～680nm， Δλ ＝20～30nm； 对GaP（红）: λmax＝700nm，Δλ ＝10nm； 对GaP（绿）: λmax＝570nm，Δλ ＝25nm。
图2 指向性弱（2θ
1/2大）
采用不同的封装工艺，圆形 LED：5°、10°、30°、45°
6）响应时间 从电流流过LED到管芯发光所需要的时间，又称响应速度。 在快速显示，快速调制时，器件对信息的反应速度，即对 启亮和熄灭时间有一定的要求.
IF
• 响应时间与少子的寿命、结电容、 寄生电容有关。 • LED 的响应时间很短，主要是由于 载流子的直接跃迁复合时间较短。 例： GaP 为 100ns ， GaAsP 只有几 个ns。
5）方向性 LED的发光强度因树脂透镜的形状不同而方向性不同。LED大量 应用要求是圆柱、圆球封装，由于凸透镜的作用，故都具有很 强指向性：位于法向方向光强最大，其与水平面交角为90°。 当偏离正法向不同θ角度，光强也随之变化。
为获得高指向性的角分布 ①使用圆锥状（子弹头）的模粒头；
② LED管芯位置离模粒头远些； ③ 封装的环氧树脂中勿加散射剂 采取上述措施可使 LED 2θ1/2 = 6° 左右，大大提高了指向性。
第四章 半导体发光器件
4.1 发光二极管LED
4.2 半导体激光器LD
4.1 发光二极管（LED）
发光二极管（Light Emitting Diode），简称LED，是一种 能将电能转换为光能的半导体器件（固态发光元件），由 磷化镓、砷化镓、磷砷化镓、砷磷化镓等半导体材料制成。
一、发光二极管的工作原理和结构
三、可见光发光二极管的特性（主要参数）
1.绝对最大额定值 发光二极管的主要参数有最大工作电流IFM和最高反向电压URM。
（1）最大工作电流IFM
•IFM是指发光二极管长期正常工作所允许通过的最大正向电 流。使用中不能超过此值，否则将会烧毁发光二极管。 （2）最高反向电压URM
•URM是指发光二极管在不被击穿的前提下，所能承受的最大 反向电压。使用中不应使发光二极管承受超过此参数值， 否则发光二极管将可能被击穿。 •最大峰值电流和最高反向电压通常与环境温度相关。
8）发光效率 LED效率有内部效率（pn结附近由电能转化成光能的效率）与外 部效率（辐射到外部的效率）。品质优良的LED要求向外辐射的 光能量大，向外发出的光尽可能多，即外部效率要高。 LED最重要的光电特性是用辐射出光能量（发光量）与输入电能 之比，即发光效率。 为了进一步提高外部出光效率ηe可采取以下措施： ① 用折射率较高的透明材料（环氧树脂n=1.55并不理想）覆盖 在芯片表面； ② 把芯片晶体表面加工成半球形； ③ 用Eg大的化合物半导体作衬底以减少晶体内光吸收。 有 人 曾 经 用 n=2.4~2.6 的 低 熔 点 且 热 塑 性 大 的 玻 璃 [ 成 分 AsS(Se)-Br(I)] 作封帽，可使红外 GaAs 、 GaAsP 、 GaAlAs 的 LED 效 率提高4~6倍。
普通发光二极管的工作电压一般都为2~3V，电路只要满足工作 电压的要求，不论是直流还是交流都可以。可根据要求选择发 光二极管的发光颜色；根据安装位置，选择发光二极管的形状 和尺寸。
发光二极管工作的条件： 1、加正偏电压
2、正偏电压大于1.5V，一 般在2V到3V 3、工作电流为10~30mA为适宜
发光二极管的构成：管芯支架、管芯晶片、金线、环氧树脂 1）单色LED：P3 图1-2 2）白光LED
白光LED1：图1
白光LED2：图2
二、发光二极管的分类
发光二极管的种类很多：
（1）按材料分 可分为砷化镓LED、磷砷化镓 LED、磷化镓发LED、砷铝化镓LED等。 （2）按发光二极管的发光颜色分 可分为红色、绿色、黄色、橙色等可见光发光二极管以及不可见的红 外发光二极管。 （3）按发光效果分 按发光效果可分为固定颜色LED和变色LED两类，其中变色LED包括双色 和三色等。 （4）按发光二极管的封装外形分
For ideal diode, current flows only one way Real diode is close to ideal
Ideal Diode
上升电压： GaAs ~ 1.V GaAsP/GaAlAs ~ 1.5V GaP ~ 1.8V GaN ~ 2.5V INGaN ~ 3.0V
人眼 感光
1 蓝光InGaN/GaN 4 红外GaAs ① ② ③ ④ ⑤
2 绿光 GaP:N 5 Si光电二极管
3 红光 GaP:Zn-O 6 标准钨丝灯
是蓝色InGaN/GaN发光二极管，发光谱峰λp = 460～465nm； 是绿色GaP:N的LED，发光谱峰λp = 550nm； 是红色GaP:Zn-O的LED，发光谱峰λp = 680～700nm； 是红外LED使用GaAs材料，发光谱峰λp = 910nm； 是Si光电二极管，通常作光电接收用。
• 此外，容许损耗、工作温度、保存温度、焊接温度等在使 用时也必须注意。 • 注意：尽管在额定值范围内使用,一般不会损坏LED，但为 了延长器件的使用寿命和提高可靠性，合理的使用值通常 低于额定值的一定范围（<~60%）。
2. LED的特性 1）I～V特性 其正向I～V特性与普通二极管大致相同
图 发光二极管的电流-电压特性
电流小功率的都尽量控制在20mA，指示用LED~5mA。
• 注意事项：
使用发光二极管时应注意不要超过其最大功耗、最大正向电流和反 向击穿电压等，并注意以下几个问题： （1）若用电压源驱动，则应在电路中串接限流电阻，以限制流过管 子的正向电流，防止LED因电流过大而损坏。 （ 2 ）交流驱动时，为防止 LED 被反向击穿，可在其两端并联反极性 整流二极管保护。 （3）在焊接发光二极管时，烙铁的温度不应过高或焊接时间不宜过 长，以免损坏发光二极管。
3.LED的驱动方式
1）恒压源驱动
采用恒压源和限流电阻（图1）是成本最低的解决方案。 缺点：（稳流能力差）由于I-V曲线的非线性，只要电压有很 小的变化，电流就会变化很大（亮度变化）
求 LED 发 光 时 的限流电阻值
R=(Vin-VF)/IF
2）恒流源驱动
比较理想的白光 LED 驱动方式是采用恒电流源，它能避免白光 LED正向电压改变而造成的电流变动。使用可控制的固定正向电 流，就能提供可控制的固定显示亮度。
B＝KI m
K为比例系数； I低时：m＝ 1.3 ~ 1.5，I高时：m＝ 1
一般地，在流过额定电流值以内的情况，大体可认为发光 强度与I成正比，斜率K与发光材料有关。（不过也有例外， 如GaP(红光)当少数载流子密度达到一定的数值时会使发 光中心饱和）
3）发光强度-环境温度特性
由于发光复合几率具有温度依赖性，一般地，环境温度上升，亮 度下降；温度增加1度，发光效率减小1％，当LED消耗功率大，则 结温上升，输出亮度下降，使得发光强度随电流I不再线性增长， 而是呈现热饱和现象。所以减小功耗，改良散热条件很重要。
1. [回顾]工作原理 LED本质上是一种ＰＮ结半导体器件，其发光原理为低电 场下的注入式电致发光：加电场-》载流子扩散-》复合发 光 发光波长由PN结的禁带宽度Eg决定，即取决于材料的性质。 P区和N区发光的比例由LED的材料、结构和掺杂决定。
2. LED的结构： 采用半导体工艺在衬底上 制作p-n结，然后制作Al电 极，接着在半导体衬底一 面蒸镀Au－Ge电极，制得 芯片，封装芯片，焊到管 座上，由超声波焊接或热 压焊引出电极，最后涂覆 透明的环氧树脂。
按发光二极管的封装外形可分为圆柱形、矩形、方形、三角形、组合 形发光二极管。其中圆形发光二极管的外径有Φ2~Φ20mm等多种规格， 常用的有Φ3mm、Φ5mm等。
（5）按封装形式分
按封装形式有可分为:
有色透明封装（C） 无色透明封装（T）
常见发光二极管的外形图
有色散射封装（D）
无色散射封装（W） （6）按封装材料分 按封装材料的不同可 分为 塑料封装 陶瓷封装 金属封装 树脂封装 无引线封装