半导体发光器件包括半导体发光二极管(简称LED)(精)
LED常识
半导体发光器件（LED常识）Prepared By Forrest Fan 05-12-12半导体发光器件包括半导体发光二极管（简称LED）、数码管、符号管、米字管及点阵式显示屏（简称矩阵管）等。
事实上，数码管、符号管、米字管及矩阵管中的每个发光单元都是一个发光二极管。
一、半导体发光二极管工作原理、特性及应用（一）LED发光原理发光二极管是由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，其核心是PN结。
因此它具有一般P-N结的I-N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。
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，如图1所示。
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）。
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。
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。
（二）LED的特性1〃极限参数的意义（1）允许功耗Pm:允许加于LED两端正向直流电压与流过它的电流之积的最大值。
超过此值，LED 发热、损坏。
（2）最大正向直流电流I Fm：允许加的最大的正向直流电流。
超过此值可损坏二极管。
LED发光二极管
光学性能测试
利用积分球、光谱仪等设备对LED进 行光通量、色温、显色指数等光学性 能测试。
可靠性测试
对LED进行高温、低温、湿热等环境 适应性测试，以及开关寿命、抗静电 能力等可靠性测试。
筛选与分档
根据测试结果对LED进行筛选，将性 能相近的LED分在同一档次，以便后 续应用。
04
LED发光二极管应用电路 设计
基本原理
LED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。
发展历程及现状
发展历程
自20世纪60年代初期诞生以来，LED经历了从指示灯、数码 管到显示屏、照明等应用领域的发展过程。随着技术的不断 进步，LED的性能不断提高，应用领域也不断拓宽。
04
推动智能化发展，实现 LED照明系统的远程控 制和智能化管理。
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市场前景
随着全球能源短缺和环保意识的提高，LED作为一种节能环保的照明产品，其市场前景非常广阔。未 来，随着技术的不断进步和应用的不断拓展，LED的市场份额将继续扩大，同时LED也将向着更高亮 度、更低能耗、更长寿命的方向发展。
02
LED发光二极管结构与特 性
基本结构组成
01
02
芯片
LED发光的核心部分，由半导 体材料制成。
LED发光二极管
目录
• LED发光二极管概述 • LED发光二极管结构与特性 • LED发光二极管制造技术 • LED发光二极管应用电路设计 • LED发光二极管性能评价与选型指南 • LED发光二极管市场前景与行业趋势分析
发光二极管(led)的基本特征
发光二极管(led)的基本特征发光二极管(led)的基本特征发光二极管（Light Emitting Diodes，LED），是一种具有漏电特性的半导体器件，能够将直接电流转换成光能，通过多种材料和结构的设计，能够实现不同颜色和亮度的发光效果。
结构类特征：发光二极管的主要结构是由P区和N区两种半导体材料组成的，中间有一层P-N结，它是由不同种类型的材料摆放在一起形成的。
其中，P 区被称为阳极区，N区被称为阴极区，而P-N结是最关键的部分。
当电子流向P-N结时，它们随着电流击中结晶晶格，形成了光子，这些光子随即通过晶体结构的透明层被释放出来。
材料类特征：发光二极管中的P区和N区材料不同，一般N区为 n型半导体，其禁带宽度较宽，导电性易被电子产生，而P区为 p型半导体，其禁带宽度则很窄，容易被空穴产生。
两种材料在P-N结上结合时，由于材料特性的不同，电子会被P区吸引，而空穴则被N区吸引，因而在P-N 结区域内就会发生电子和空穴的复合过程。
复合时由于能量的守恒定律，电子释放出的能量将以光的形式呈现出来。
性能类特征：发光二极管具有很多特性，其发光效率高、节能、使用寿命长、响应时间短等，都是其独特的性能。
目前，最高效的发光二极管可以达到250流明/瓦的效率，与传统白炽灯相比，节电效果明显，使用寿命也可达到5万小时以上。
响应时间只有微秒级别，非常适合高速通讯、摄像等需要快速相应的领域。
应用类特征：发光二极管由于其独特的性质，目前已经广泛应用于各种领域，包括照明、信息显示、通讯、汽车行业、生物医学等，其中最为广泛的应用就是照明领域，如公路照明、道路照明、影视照明等。
此外，发光二极管在室内照明及户外景观照明等领域也得到广泛应用。
而在信息显示方面，LED屏幕则被广泛应用于户外广告、场馆秀、体育等领域。
此外，发光二极管在电子产业和家电领域如电视、电脑等的照明和指示灯方面也有重要用途。
结语：发光二极管作为一种普及的光电器件，其独特的结构、材料及性能特点为我们的生活带来了很多方便。
发光二极管LED介绍
发光二极管LED介绍发光二极管（LED）是一种半导体发光器件，由一个p型半导体和一个n型半导体构成的，具有单向导电性。
LED通过在p-n结处施加正向电压时，电子会从n型半导体的导带跃迁到p型半导体的价带，导致电子和空穴复合并释放能量而发光。
LED具有以下几个主要特点：1.高效：相比传统光源，LED的电光转换效率更高。
目前市场上的LED芯片的光电转换效率可以达到20-30%左右。
这使得LED在能源消耗方面更具优势。
3.节能：LED的能耗非常低，相较于白炽灯和荧光灯可以节能80%以上。
这对于节约能源和减少温室气体排放非常有益。
4.快速启动：与传统的光源相比，LED灯具具有快速启动的优点。
在瞬间亮起，无需预热时间。
5.抗震性好：LED芯片采用的是固态发光器件，没有玻璃壳体和薄玻璃管等易碎物质，抗震性能较强。
6.尺寸小：LED芯片的尺寸比较小，非常适合微型化灯具设计，可以用于各种复杂形状的灯具。
7.颜色丰富：通过对LED芯片进行不同材料的掺杂和处理，可以实现不同颜色的发光，包括红、绿、蓝、黄、橙、紫等，还可以实现多彩变化的灯光效果。
8.环保：LED不含有对环境有害的汞和铅等重金属，不会对环境造成污染。
并且LED可以进行可靠的回收和再利用。
除了以上特点，LED还有一些应用方面的优势。
例如：1.室内照明：LED灯具可以提供高质量的照明效果，可以调节亮度和颜色，并且有较好的光色还原性。
由于其高效、节能的特点，逐渐取代传统的照明光源，成为室内照明的主流选择。
2.屏幕显示：LED在显示行业中应用广泛，例如LED电视、显示屏和背光源等。
其高亮度、高对比度和高刷新率等特点，使得LED显示具有更好的图像质量，广泛应用于广告牌、室内外大屏幕等领域。
3.交通信号：LED具有快速响应和长寿命的优势，逐渐替代传统的交通信号灯，提供更可靠的信号指示。
4.汽车照明：LED在汽车照明方面的应用也非常广泛，例如车灯、日间行车灯、转向灯等。
LED简介
LED目录LED概述LED（Light Emitting Diode），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，一端是负极，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。
但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。
而光的波长也就是光的颜色，是由形成P-N结的材料决定的。
LED历史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，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，即固体封装，所以能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P-N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结施加反向电压时，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。
最初LED用作仪器仪表的指示光源，后来各种光色的LED在交通信号灯和大面积显示屏中得到了广泛应用，产生了很好的经济效益和社会效益。
以12英寸的红色交通信号灯为例，在美国本来是采用长寿命、低光效的140瓦白炽灯作为光源，它产生2000流明的白光。
LED_百度百科（可编辑）
LED_百度百科LED百科名片LED英文单词的缩写，主要含义：LED = Light Emitting Diode，发光二极管，是一种能够将电能转化为可见光的固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光；LED = Large Electronic Display，大型电子展示；LED = Lupus erythematosus disseminatus，播散性红斑狼疮，一种慢性、特发性自身免疫病；led是lead的过去式和过去分词，意为“领导，带领”；俄罗斯Pulkovo机场的IATA代码。
本词条主要介绍发光二极管。
目录LED产品和相关小常识组成光通量发光强度亮度色温基本信息LED应用LED照明颜色 LED优点一、体积小二、耗电量低三、使用寿命长四、高亮度、低热量五、环保六、坚固耐用七、多变幻八、技术先进LED 缺点 LED显示技术发展 LED设计理念 LED的发光原理照明用白光LED LED的调光控制运作参数和效率参数测量标准 LED显示屏控制系统LED分类 LED应用于路灯有先天优势和劣势 LED应用的相关产品 LED产品“贵”的三大原因 1.国内企业没有核心技术 2.LED应用产品散热难 3.LED应用电源管理LED驱动电源九大性能特点要求 LED封装技术介绍 LED产业目前面临的一些问题 LED与LED可见光通讯技术 LED的重要参数释疑 LED焊接技术要求及操作注意事项 LED透镜填充硅胶过程LED产业链构成应用范围照明无线传输发展历史 LED照明国家标准LED产品和相关小常识组成LED（Light Emitting Diode），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，一端是负极，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。
LED发光二极管技术参数常识
LED发光二极管技术参数常识半导体发光器件包括半导体发光二极管(简称LED)、数码管、符号管、米字管及点阵式显示屏(简称矩阵管)等。
事实上，数码管、符号管、米字管及矩阵管中的每个发光单元都是一个发光二极管。
一、半导体发光二极管工作原理、特性及应用(一)、LED发光原理发光二极管是由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，其核心是PN结。
因此它具有一般P-N结的I-N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。
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。
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)。
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。
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。
(二)、LED的特性1.极限参数的意义(1)允许功耗Pm:允许加于LED两端正向直流电压与流过它的电流之积的最大值。
超过此值，LED发热、损坏。
(2)最大正向直流电流IFm:允许加的最大的正向直流电流。
超过此值可损坏二极管。
(3)最大反向电压VRm:所允许加的最大反向电压。
超过此值，发光二极管可能被击穿损坏。
LED发光二极管的检测方法
LED发光二极管的检测方法1.普通发光二极管的检测(1)用万用表检测。
利用具有×10kΩ挡的指针式万用表可以大致判断发光二极管的好坏。
正常时，二极管正向电阻阻值为几十至200kΩ,反向电阻的值为∝。
如果正向电阻值为0或为∞，反向电阻值很小或为0，则易损坏。
这种检测方法，不能实地看到发光管的发光情况，因为×10kΩ挡不能向LED提供较大正向电流。
如果有两块指针万用表(最好同型号)可以较好地检查发光二极管的发光情况。
用一根导线将其中一块万用表的“+”接线柱与另一块表的“-”接线柱连接。
余下的“-”笔接被测发光管的正极(P区)，余下的“+”笔接被测发光管的负极(N区)。
两块万用表均置×10Ω挡。
正常情况下，接通后就能正常发光。
若亮度很低，甚至不发光，可将两块万用表均拨至×1Ω若，若仍很暗，甚至不发光，则说明该发光二极管性能不良或损坏。
应注意，不能一开始测量就将两块万用表置于×1Ω，以免电流过大，损坏发光二极管。
(2)外接电源测量。
用3V稳压源或两节串联的干电池及万用表(指针式或数字式皆可)可以较准确测量发光二极管的光、电特性。
为此可按图10所示连接电路即可。
如果测得VF在1.4～3V之间，且发光亮度正常，可以说明发光正常。
如果测得VF=0或VF≈3V，且不发光，说明发光管已坏。
2.红外发光二极管的检测由于红外发光二极管，它发射1～3μm的红外光，人眼看不到。
通常单只红外发光二极管发射功率只有数mW，不同型号的红外LED发光强度角分布也不相同。
红外LED的正向压降一般为 1.3～2.5V。
正是由于其发射的红外光人眼看不见，所以利用上述可见光LED的检测法只能判定其PN结正、反向电学特性是否正常，而无法判定其发光情况正常否。
为此，最好准备一只光敏器件(如2CR、2DR型硅光电池)作接收器。
用万用表测光电池两端电压的变化情况。
来判断红外LED加上适当正向电流后是否发射红外光。
发光二极管 电阻
发光二极管电阻发光二极管（Light Emitting Diode，简称LED）是一种半导体器件，具有电阻特性。
本文将介绍发光二极管和电阻的相关知识。
一、发光二极管（LED）发光二极管是一种能够将电能转化为光能的器件。
它由两种不同类型的半导体材料——P型半导体和N型半导体组成。
这两种材料通过PN结相接，形成一个二极管。
当外加正向电压时，电子从N区域向P区域运动，同时空穴从P区域向N区域运动。
在PN结附近，电子与空穴相遇并重新组合，释放出能量。
这些能量以光的形式发射出来，产生可见光或红外光。
发光二极管具有多种颜色的发光效果，这是由其材料的能带结构和掺杂元素决定的。
常见的颜色包括红色、绿色、蓝色、黄色等。
此外，发光二极管的发光强度和亮度也可以通过控制电流大小来调节。
二、电阻电阻是电流在电路中流动时遇到的阻碍。
它是电阻器的主要组成部分，用来限制电流的大小。
电阻的单位是欧姆（Ω）。
根据材料和结构的不同，电阻可以分为固定电阻和可变电阻。
固定电阻的阻值是固定不变的，而可变电阻的阻值可以通过调节电位器或旋钮来改变。
电阻的阻值与电流和电压之间的关系可以用欧姆定律来描述。
根据欧姆定律，电阻的阻值等于电压与电流的比值。
即R=V/I，其中R 表示电阻的阻值，V表示电压，I表示电流。
电阻在电路中起到了很重要的作用。
它可以用来限制电流的大小，保护其他元件不受过大电流的损坏。
此外，电阻还可以用来分压、限流、调节电流等。
三、发光二极管与电阻的关系发光二极管和电阻在电路中常常是同时存在的。
电阻可以用来限制发光二极管的电流，以保证其正常工作。
由于发光二极管的电阻特性，电流的大小会对发光强度产生影响。
通过调节电阻的阻值，可以控制发光二极管的亮度。
在发光二极管的驱动电路中，还常常会使用电阻来限流。
因为发光二极管在正向电压下工作时，电流的大小需要进行控制，以避免过大的电流损坏二极管。
总结：发光二极管是一种能够将电能转化为光能的器件，具有电阻特性。
发光二极管LED基础知识
LED中文名称：发光二极管英文名称：light-emitting diode;LED;发光二极管简称为LED。
是一种半导体固体发光器件。
利用固体半导体芯片作为发光材料，在半导体中通过载流子发生复合放出过剩的能量而引起光子发射，直接发出红、橙、黄、绿、青、蓝、紫和白色的光。
它是半导体二极管的一种，由镓（Ga）与砷（AS）、磷（P）的化合物制成的二极管；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。
它的核心部分是由P型半导体和N型半导体组成的晶片。
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。
当给发光二极管加上正向电压，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。
而光的波长决定光的颜色，是由形成P-N结材料决定的。
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。
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。
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。
黄金导线：是99.999的纯金。
由于导电性好及延展性的关系，用作导线用。
以下是传统发光二极管所使用的无机半导体物料和它们所发光的颜色铝砷化镓(AlGaAs)-红色及红外线铝磷化镓(AlGaP)-绿色aluminiumgalliumindiumphosphide(AlGaInP)-高亮度的橘红色，橙色，黄色，绿色磷砷化镓(GaAsP)-红色，橘红色，黄色磷化镓(GaP)-红色，黄色，绿色氮化镓(GaN)-绿色，翠绿色，蓝色铟氮化镓(InGaN)-近紫外线，蓝绿色，蓝色碳化硅(SiC)(用作衬底)-蓝色硅(Si)(用作衬底)-蓝色(开发中)蓝宝石(Al2O3)(用作衬底)-蓝色zincselenide(ZnSe)-蓝色钻石(C)-紫外线氮化铝(AlN),aluminiumgalliumnitride(AlGaN)-波长为远至近的紫外线发光二极管种类：普通单色发光二极管普通单色发光二极管具有体积小、工作电压低、工作电流小、发光均匀稳定、响应速度快、寿命长等优点，可用各种直流、交流、脉冲等电源驱动点亮。
LED的概念简介
LED的特点
高效节能
LED的发光效率高，电能转化为 光能的效率可达到60%以上， 相比传统光源具有更高的能效 。
长寿命
LED的寿命长达数万小时，比传 统光源的寿命要长得多，减少 了更换灯泡的频率和维护成本 。
环保
LED不含有汞、铅等有害物质， 对环境无害，且废弃后可回收 利用。
色彩丰富
LED可以发出各种颜色的光，包 括红、绿、蓝、黄等，因此可 以组合成各种颜色的光。
LED的优势
高效节能
LED的能效极高，消耗的电能大部分 都可以转化为光能，相比传统光源， 能够节省大量的能源。
01
02
长寿命
LED的寿命比传统光源长得多，一般 情况下可以使用5万小时以上，减少了 更换灯泡的频率和成本。
03
环保
LED不含有害物质，如汞等，对环境 友好。
色彩丰富
LED可以发出各种颜色的光，可以满 足各种照明和显示需求。
1970年代
随着材料科学的进步，出现了GaP、GaAs等高 亮度LED，广泛应用于信号指示、显示等领域。
3
1990年代
蓝光LED的发明使得全彩显示成为可能，推动了 LED显示屏和照明技术的发展。
LED的未来发展趋势
高亮度化
智能化控制
随着技术的不断进步，LED的亮度将越来越 高，能够满足更多照明和显示需求。
按用途分类
01
02
03
显示用LED
用于显示屏幕、广告牌等 场合的LED，根据颜色和 亮度可实现丰富多彩的显 示效果。
照明用LED
用于照明设备的LED，具 有高效、节能、长寿命等 特点。
传感器用LED
用于光电传感器等场合的 LED，具有快速响应、高 灵敏度等特点。
半导体电子元器件基本知识
半导体电子元器件基本知识四、光隔离器件光耦合器又称光电耦合器，是由发光源和受光器两部分组成。
发光源常用砷化镓红外发光二极管，发光源引出的管脚为输入端。
常用的受光器有光敏三极管、光敏晶闸管和光敏集成电路等。
受光器引出的管脚为输出端。
光耦合器利用电---光----电两次转换的原理，通过光进行输入与输出之间的耦合。
光耦合器输入与输出之间具有很高的绝缘电阻，可以达到10的10次方欧姆，输入与输出间能承受2000V以上的耐压，信号单向传输而无反馈影响。
具有抗干扰能力强、响应速度快、工作可靠等优点，因而用途广泛。
如在：高压开关、信号隔离转换、电平匹配等电路中。
光隔离常用如图：五、电容有电解电容、瓷片电容、涤纶电容、纸介电容等。
利用电容的两端的电压不能突变的特性可以达到滤波和平滑电压的目的以及电路之间信号的耦合。
电解电容是有极性的（有+、-之分）使用时注意极性和耐压。
电路原理图一般用C1、C2、C？等表示。
半导体二极管、三极管、场效应管是电路中最常用的半导体器件，PN结是构成各种半导体器件的重要基础。
导电能力介于导体和绝缘体之间的物质称为半导体。
具有热敏、光敏、掺杂特性；根据掺入的杂质不同，可分为：N型半导体、P型半导体。
PN结是采用特定的制造工艺，使一块半导体的两边分别形成P型半导体和N型半导体，它们交界面就形成PN结。
PN结具有单向导电性，即在P端加正电压，N端接负时PN结电阻很低，PN结处于导通状态，加反向电压时，PN结呈高阻状态，为截止,漏电流很小。
一、二极管将PN结加上相应的电极引线和管壳就成为半导体二极管。
P结引出的电极称为阳极（正极），N结引出的电极称为阴极（负极），原理图中一般常用D1、D2、D？等表示。
二极管正向导通特性（死区电压）：硅管的死区电压大于0。
5V，诸管大于0。
1V。
用数字式万用表的二极管档可直接测量出正极和负极。
利用二极管的单向导电性可以组成整流电路。
将交流电压变为单向脉动电压。
发光二极管简称为LED
发光二极管简称为LED。
由镓（Ga）与砷（AS）、磷（P）的化合物制成的二极管，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。
磷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。
它是半导体二极管的一种，可以把电能转化成光能；常简写为LED。
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。
限流电阻R可用下式计算：R＝（E－UF）／IF式中E为电源电压，UF为LED的正向压降，IF为LED的一般工作电流。
发光二极管的两根引线中较长的一根为正极，应按电源正极。
有的发光二极管的两根引线一样长，但管壳上有一凸起的小舌，靠近小舌的引线是正极。
与小白炽灯泡和氖灯相比，发光二极管的特点是：工作电压很低（有的仅一点几伏）；工作电流很小（有的仅零点几毫安即可发光）；抗冲击和抗震性能好，可靠性高，寿命长；通过调制通过的电流强弱可以方便地调制发光的强弱。
由于有这些特点，发光二极管在一些光电控制设备中用作光源，在许多电子设备中用作信号显示器。
把它的管心做成条状，用7条条状的发光管组成7段式半导体数码管，每个数码管可显示0～9十个数目字。
发光二极管分类发光二极管还可分为普通单色发光二极管、高亮度发光二极管、超高亮度发光二极管、变色发光二极管、闪烁发光二极管、电压控制型发光二极管、红外发光二极管和负阻发光二极管等。
1．普通单色发光二极管普通单色发光二极管具有体积小、工作电压低、工作电流小、发光均匀稳定、响应速度快、寿命长等优点，可用各种直流、交流、脉冲等电源驱动点亮。
半导体二极管和发光二极管_概述及解释说明
半导体二极管和发光二极管概述及解释说明1. 引言1.1 概述半导体二极管和发光二极管是两种常见的电子元件，它们在现代电子技术领域发挥着重要的作用。
半导体二极管是一种基本的电子器件，具有良好的整流特性，可以将电流只在一个方向上进行传导，被广泛应用于电源、通信和计算机等领域。
而发光二极管则是在半导体二极管基础上进一步演化而来的元件，在通常情况下能够将电能转化为光能，并在光学显示、照明和通信等领域有广泛应用。
1.2 文章结构本文将分为五个主要部分对半导体二极管和发光二极管进行概述和解释说明。
首先，在引言部分对这两种元件做总体概述，并介绍文章的结构安排。
接下来，第二部分将详细阐述半导体二极管的基本原理、结构和工作方式，并探讨其广泛应用的领域。
第三部分将解释发光二极管的工作原理，介绍其不同的结构和分类，并探讨它在不同应用范围内的使用情况和未来发展趋势。
第四部分将比较分析半导体二极管和发光二极管的特点和区别，包括理论性能差异、应用场景选择比较以及技术发展前景对比评估。
最后，结论与展望部分将总结概括文章要点，并提出对未来发展的展望和建议。
1.3 目的本文旨在全面了解和阐述半导体二极管和发光二极管这两种重要电子元件的概念、原理、结构以及广泛应用领域。
通过对它们进行详细解释说明和比较分析，可以帮助读者更好地理解它们在现代电子技术中扮演的角色，并为相关领域中的技术研究和应用提供参考依据。
此外，还将对未来这两种元件的发展进行展望，并提出相关建议，旨在促进电子技术领域的进一步创新与发展。
2. 半导体二极管:2.1 基本原理:半导体二极管是一种基于半导体材料制造的电子器件。
它由两个不同掺杂的半导体材料构成，通常是P 型(正负载) 和N 型(负载) 的硅或锗晶体。
当二极管处于正向偏置状态时，即正压施加在P 区域上，而负压施加在N 区域上，电子会从N 区流向P 区，同时空穴从P 区流向N 区。
这种电荷移动形成了一个电流，在此过程中，在PN 结处生成一个电势垒。
《发光二极管LED》课件
光衰问题
随着时间的推移，LED的 光输出会逐渐降低，这会 影响其使用寿命和性能。
成本问题
虽然LED具有较高的能效 和较长的寿命，但由于其 制造成本较高，初期投资 较大。
05 LED未来展望
技术创新与突破
新型材料研发
探索和开发具有更高发光 效率和更长寿命的新型 LED材料，如氮化镓、碳 化硅等。
芯片结构优化
LED照明产品可以提供舒适的视觉环境，同时还能实现节能环保，降低能源消耗和 减少碳排放。
LED照明产品还可以实现智能控制，通过与智能家居系统连接，实现远程控制和自 动化调节。
显示屏
LED显示屏是信息时代的产物， 以其高亮度、高分辨率、长寿命 等优点广泛应用于广告、媒体、
商业展示等领域。
LED显示屏可以实现动态画面和 高清视频的展示，提供震撼的视
觉效果，吸引观众的注意力。
LED显示屏还可以实现透明显示 和弯曲显示等多样化显示效果，
满足不同场合的需求。
交通信号
LED交通信号灯具有高亮度、 耐风雨、长寿命等优点，被广 泛应用于道路交通信号灯、红 绿灯等场合。
LED交通信号灯能够提供清晰 、准确的交通信号，提高道路 通行效率和交通安全性能。
LED交通信号灯还可以实现智 能控制和远程监控，提高交通 管理效率。
改进LED芯片的结构设计 ，以提高光提取效率、降 低能耗和提升稳定性。
封装技术升级
研发新型封装材料和工艺 ，以提高LED的散热性能 、耐久性和可靠性。
应用领域的拓展
智能照明
结合物联网、传感器和人工智能 技术，实现LED照明的智能化控
制和个性化定制。
植物照明
开发适用于植物生长的LED照明系 统，为农业种植提供高效、环保的 解决方案。
led显示原理
led显示原理LED是LightEmittingDiode（发光二极管）的简称，是一种半导体发光器件，其结构是以半导体的同类晶体侧壁结合在一起，在特定的电压下发出可见光，它不仅具有发光二极管及普通灯泡的优点，而且有着超短响应时间、超高效率、超低耗电量等优势，在通信、照明、显示等领域有广泛的应用。
LED显示原理是指LED灯泡的光产生原理，主要是利用具有发光特性的半导体的能量释放，其特性就是当电流通过LED晶体时，电子在能量层之间的游离，电子在游离状态下向能量更低的层返回，这个过程中释放的热量就是LED的发光能量。
LED显示器的原理是，一个LED灯泡有三个电极，分别是正极、负极和中极，当电流经过正极、负极和中极时，LED灯泡就会发出光线，而电流的强弱可控制LED灯泡的亮度。
LED显示器也是由多个LED组成的，LED组成的显示器可以用来显示文字、图像、数字等，不同颜色的LED灯泡可以通过调节其电流来控制显示器的颜色。
LED显示器通常由显示驱动电路板来控制LED 灯泡的电流，显示的文字和图像也由控制电路实现。
控制LED显示器的原理是，首先通过数字信号输入和数据调制解调器（DAC）转换成模拟信号进行控制，然后用PWM技术（Pulse Width Modulation）调制电流，控制LED的亮度，通过控制不同亮度的LED 灯泡，就可以实现显示器的颜色变化，最后通过时序控制管理器（TM）控制LED灯泡的显示。
在LED显示器的应用中，LED显示器有着超短响应时间，超高效率，超低耗电量等优势，可以在更大的视野内展示大量的信息，可以提高显示效果，延长产品的使用寿命，因此在人们生活中也有越来越多的应用。
总之，LED显示原理是指LED灯泡电流经过正极、负极和中极时，电子在能量层之间的游离，释放热量就是LED发出的可见光，控制LED灯泡的亮度，需要通过调节电流来实现，同时也需要配合数字信号输入和数据调制解调器（DAC）以及PWM技术（Pulse Width Modulation）和时序控制管理器（TM）的控制，LED显示器的优势可以在各个领域展现出来，已经有着日益广泛的应用。
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半导体发光器件包括半导体发光二极管（简称LED）、数码管、符号管、米字管及点阵式显示屏（简称矩阵管）等。
事实上，数码管、符号管、米字管及矩阵管中的每个发光单元都是一个发光二极管。
一、半导体发光二极管工作原理、特性及应用（一）LED发光原理发光二极管是由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，其核心是PN结。
因此它具有一般P-N结的I-N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。
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，如图1所示。
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）。
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。
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。
（二）LED的特性1．极限参数的意义（1）允许功耗Pm:允许加于LED两端正向直流电压与流过它的电流之积的最大值。
超过此值，LED发热、损坏。
（2）最大正向直流电流IFm：允许加的最大的正向直流电流。
超过此值可损坏二极管。
（3）最大反向电压VRm：所允许加的最大反向电压。
超过此值，发光二极管可能被击穿损坏。
（4）工作环境topm:发光二极管可正常工作的环境温度范围。
低于或高于此温度范围，发光二极管将不能正常工作，效率大大降低。
2．电参数的意义（1）光谱分布和峰值波长：某一个发光二极管所发之光并非单一波长，其波长大体按图2所示。
由图可见，该发光管所发之光中某一波长λ0的光强最大，该波长为峰值波长。
（2）发光强度IV：发光二极管的发光强度通常是指法线（对圆柱形发光管是指其轴线）方向上的发光强度。
若在该方向上辐射强度为（1/683）W/sr时，则发光1坎德拉（符号为cd）。
由于一般LED的发光二强度小，所以发光强度常用坎德拉(mcd)作单位。
（3）光谱半宽度Δλ:它表示发光管的光谱纯度.是指图3中1/2峰值光强所对应两波长之间隔.（4）半值角θ1/2和视角：θ1/2是指发光强度值为轴向强度值一半的方向与发光轴向（法向）的夹角。
半值角的2倍为视角（或称半功率角）。
图3给出的二只不同型号发光二极管发光强度角分布的情况。
中垂线（法线）AO的坐标为相对发光强度（即发光强度与最大发光强度的之比）。
显然，法线方向上的相对发光强度为1，离开法线方向的角度越大，相对发光强度越小。
由此图可以得到半值角或视角值。
（5）正向工作电流If：它是指发光二极管正常发光时的正向电流值。
在实际使用中应根据需要选择IF在0.6·IFm以下。
（6）正向工作电压VF：参数表中给出的工作电压是在给定的正向电流下得到的。
一般是在IF=20mA时测得的。
发光二极管正向工作电压VF在1.4～3V。
在外界温度升高时，VF将下降。
（7）V-I特性：发光二极管的电压与电流的关系可用图4表示。
在正向电压正小于某一值（叫阈值）时，电流极小，不发光。
当电压超过某一值后，正向电流随电压迅速增加，发光。
由V-I曲线可以得出发光管的正向电压，反向电流及反向电压等参数。
正向的发光管反向漏电流IR<10μA以下。
（三）LED的分类1．按发光管发光颜色分按发光管发光颜色分，可分成红色、橙色、绿色（又细分黄绿、标准绿和纯绿）、蓝光等。
另外，有的发光二极管中包含二种或三种颜色的芯片。
根据发光二极管出光处掺或不掺散射剂、有色还是无色，上述各种颜色的发光二极管还可分成有色透明、无色透明、有色散射和无色散射四种类型。
散射型发光二极管和达于做指示灯用。
2．按发光管出光面特征分按发光管出光面特征分圆灯、方灯、矩形、面发光管、侧向管、表面安装用微型管等。
圆形灯按直径分为φ2mm、φ4.4mm、φ5mm、φ8mm、φ10mm及φ20mm等。
国外通常把φ3mm的发光二极管记作T-1；把φ5mm的记作T-1（3/4）；把φ4.4mm 的记作T-1（1/4）。
由半值角大小可以估计圆形发光强度角分布情况。
从发光强度角分布图来分有三类：（1）高指向性。
一般为尖头环氧封装，或是带金属反射腔封装，且不加散射剂。
半值角为5°～20°或更小，具有很高的指向性，可作局部照明光源用，或与光检出器联用以组成自动检测系统。
（2）标准型。
通常作指示灯用，其半值角为20°～45°。
（3）散射型。
这是视角较大的指示灯，半值角为45°～90°或更大，散射剂的量较大。
3．按发光二极管的结构分按发光二极管的结构分有全环氧包封、金属底座环氧封装、陶瓷底座环氧封装及玻璃封装等结构。
4．按发光强度和工作电流分按发光强度和工作电流分有普通亮度的LED（发光强度<10mcd）；超高亮度的LED（发光强度>100mcd）；把发光强度在10～100mcd间的叫高亮度发光二极管。
一般LED的工作电流在十几mA至几十mA，而低电流LED的工作电流在2mA以下（亮度与普通发光管相同）。
除上述分类方法外，还有按芯片材料分类及按功能分类的方法。
（四）LED的应用由于发光二极管的颜色、尺寸、形状、发光强度及透明情况等不同，所以使用发光二极管时应根据实际需要进行恰当选择。
由于发光二极管具有最大正向电流IFm、最大反向电压VRm的限制，使用时，应保证不超过此值。
为安全起见，实际电流IF 应在0.6IFm以下；应让可能出现的反向电压VR<0。
6VRm。
LED被广泛用于种电子仪器和电子设备中，可作为电源指示灯、电平指示或微光源之用。
红外发光管常被用于电视机、录像机等的遥控器中。
（1）利用高亮度或超高亮度发光二极管制作微型手电的电路如图5所示。
图中电阻R限流电阻，其值应保证电源电压最高时应使LED的电流小于最大允许电流IFm。
（2）图6(a)、(b)、(c)分别为直流电源、整流电源及交流电源指示电路。
图(a)中的电阻≈（E-VF）/IF；图(b)中的R≈（1.4Vi-VF）/IF;图(c)中的R≈Vi/IF式中，Vi——交流电压有效值。
（3）单LED电平指示电路。
在放大器、振荡器或脉冲数字电路的输出端，可用LED表示输出信号是否正常，如图7所示。
R为限流电阻。
只有当输出电压大于LED的阈值电压时，LED才可能发光。
（4）单LED可充作低压稳压管用。
由于LED正向导通后，电流随电压变化非常快，具有普通稳压管稳压特性。
发光二极管的稳定电压在1.4～3V 间，应根据需要进行选择VF，如图8所示。
（5）电平表。
目前，在音响设备中大量使用LED电平表。
它是利用多只发光管指示输出信号电平的，即发光的LED数目不同，则表示输出电平的变化。
图9是由5只发光二极管构成的电平表。
当输入信号电平很低时，全不发光。
输入信号电平增大时，首先LED1亮，再增大LED2亮……。
（五）发光二极管的检测1．普通发光二极管的检测（5）用万用表检测。
利用具有×10kΩ挡的指针式万用表可以大致判断发光二极管的好坏。
正常时，二极管正向电阻阻值为几十至200kΩ反向电阻的值为∝。
如果正向电阻值为0或为∞，反向电阻值很小或为0，则易损坏。
这种检测方法，不能实地看到发光管的发光情况，因为×10kΩ挡不能向LED 提供较大正向电流。
如果有两块指针万用表（最好同型号）可以较好地检查发光二极管的发光情况。
用一根导线将其中一块万用表的“+”接线柱与另一块表的“-”接线柱连接。
余下的“-”笔接被测发光管的正极（P 区），余下的“+”笔接被测发光管的负极（N区）。
两块万用表均置×10Ω挡。
正常情况下，接通后就能正常发光。
若亮度很低，甚至不发光，可将两块万用表均拨至×1Ω若，若仍很暗，甚至不发光，则说明该发光二极管性能不良或损坏。
应注意，不能一开始测量就将两块万用表置于×1Ω，以免电流过大，损坏发光二极管。
（2）外接电源测量。
用3V稳压源或两节串联的干电池及万用表（指针式或数字式皆可）可以较准确测量发光二极管的光、电特性。
为此可按图10所示连接电路即可。
如果测得VF在1.4～3V之间，且发光亮度正常，可以说明发光正常。
如果测得VF=0或VF≈3V，且不发光，说明发光管已坏。
2．红外发光二极管的检测由于红外发光二极管，它发射1～3μm 的红外光，人眼看不到。
通常单只红外发光二极管发射功率只有数mW，不同型号的红外LED发光强度角分布也不相同。
红外LED的正向压降一般为1.3～2.5V。
正是由于其发射的红外光人眼看不见，所以利用上述可见光LED的检测法只能判定其PN结正、反向电学特性是否正常，而无法判定其发光情况正常否。
为此，最好准备一只光敏器件（如2CR、2DR型硅光电池）作接收器。
用万用表测光电池两端电压的变化情况。
来判断红外LED加上适当正向电流后是否发射红外光。