《涨知识啦12-LED》---多量子阱LED工作机制
LED术语——量子阱
【LED术语】量子阱（quantum well）利用带隙较宽的层夹住带隙窄且极薄的层形成的构造。
带隙较窄的层的电势要比周围（带隙较宽的层）低，因此形成了势阱（量子阱）。
在LED和半导体激光器中，量子阱构造用于放射光的活性层。
重叠多层量子阱的构造被称为多重量子阱（MQW：multiquantum well）。
蓝色LED等是通过改良量子阱构造等GaN类结晶层的构造取得进展的。
GaN类LED在成为MIS （metal-insulatorsemiconductor）构造，pn接合型双异质结构造，采用单一量子阱的双异质结构造以及采用多重量子阱的双异质结构造的过程中，其亮度和色纯度得到了提高。
采用MIS构造的蓝色LED在还没有实现p型GaN膜时，就被广泛开发并实现了产品化。
缺点是光强只有数百mcd。
p型GaN膜被造出来之后，采用pn接合型双异质结构造的蓝色LED得以实现。
与MIS构造相比，发光亮度达到了1cd，是前者的10倍左右。
如果用多重量子阱构造来取代pn接合型双异质结构造，发光光度和色纯度会进一步提高（发光光谱的半值幅度变窄）。
GaN类蓝色发光二极管的构造变迁（a）为采用MIS（metal-insulator-semiconductor）构造的蓝色LED。
（b）为采用多重量子阱（MQW ：multi quantum well）构造的蓝色LED。
双异质结构造是指在LED和半导体激光器等中，在活性层的两侧设置了能隙比活性层还要大的包覆层的构造。
可获得将电子和空穴封闭在活性层内的效果。
所以发光元件采用双异质结构造的话，可提高光输出。
另外，只在活性层的一侧设置能隙较大的包覆层的构造被称为单异质结。
量子阱-发光二极管红外上转换探测器工作机理
量子阱-发光二极管红外上转换探测器工作机理随着科学技术的不断发展，红外探测技术在军事、安全、医学、环保等领域的应用越来越广泛。
而量子阱-发光二极管红外上转换探测器作为一种重要的红外探测器，在红外热像仪、红外传感器、红外夜视仪等系统中扮演着重要的角色。
本文将从以下几个方面来详细介绍量子阱-发光二极管红外上转换探测器的工作机理：一、量子阱-发光二极管的基本结构和原理量子阱-发光二极管是一种特殊结构的半导体器件，它通常由多个由半导体材料组成的量子阱层、势阱层和P-N结构层组成。
当外加正向电压时，电子和空穴在P-N结处复合，释放出能量，从而产生光子。
而在量子阱层和势阱层之间的能带间隙调制可以使得器件在特定波段产生特定波长的光，因此量子阱-发光二极管可通过精确控制层厚度和材料组成来定制产生不同波长的光子，从可见光到红外光都能覆盖。
这也为红外上转换探测器提供了制备红外探测器的选择余地。
二、红外上转换技术原理红外上转换技术是指将较低能量的红外光转换为可见光或紫外光的一种技术。
在量子阱-发光二极管红外上转换探测器中，当被探测到的红外光照射到器件表面时，红外光子激发了器件内的电子，使得电子跃迁至价带和导带之间的激发态，然后激发态的电子再与空穴再结合，发射出可见光或紫外光。
通过检测被转换后的可见光或紫外光信号，即可实现对红外光的探测。
三、量子阱-发光二极管红外上转换探测器的工作机理量子阱-发光二极管红外上转换探测器在工作时，首先需要将外界的红外辐射引入到器件内部，这通常通过反射镜或透镜等光学元件来实现。
红外光子激发了器件内的电子后，电子会在耦合区域内跃迁至势阱层激发态，然后通过与空穴再结合释放出可见光或紫外光。
这些可见光或紫外光信号被探测器接收并转换成电信号，进而被放大和处理，最终形成红外图像或红外信号输出。
通过这样的工作机理，量子阱-发光二极管红外上转换探测器可以实现对红外光的高灵敏度探测和转换。
而且由于器件本身的量子结构和电子激发跃迁过程，使得量子阱-发光二极管红外上转换探测器具有高灵敏度、高速响应和大动态范围等特点。
LED基础知识
led的发光原理led的发光原理图led的发光原理led的基本结构为一块电致发光的半导体模块，封装在环氧树脂中，通过针脚作为正负电极并起到支撑作用。
主要由PN结芯片、电极和光学系统组成。
实际上LED，就是发光二极管（light emitting diode）。
其发光过程包括三部分：正向偏压下的载流子注入、复合辐射和光能传输。
微小的半导体晶片被封装在洁净的环氧树脂物中，当电子经过该晶片时，带负电的电子移动到带正电的空穴区域并与之复合，电子和空穴消失的同时产生光子。
电子和空穴之间的能量（带隙）越大，产生的光子的能量就越高。
光子的能量反过来与光的颜色对应，可见光的频谱范围内，蓝色光、紫色光携带的能量最多，桔色光、红色光携带的能量最少。
由于不同的材料具有不同的带隙，从而能够发出不同颜色的光。
LED照明光源的主流将是高亮度的白光LED。
目前，已商品化的白光LED多是二波长，即以蓝光单晶片加上YAG黄色荧光粉混合产生白光。
未来较被看好的是三波长白光LED，即以无机紫外光晶片加红、蓝、绿三颜色荧光粉混合产生白光，它将取代荧光灯、紧凑型节能荧光灯泡及LED背光源等市场。
LED是怎样发光的如上图，LED和我们常用的白炽灯钨丝发光与节能灯三基色粉发光的原理，而是采用了电场发光。
LED的核心部分是由P型半导体和N型半导体组成的芯片。
在P型半导体和N型半导体之间得过渡层，便是我们常说的P-N结。
PN结当Ｐ型半导体和Ｎ型半导体结合时，由于交界面处存在的载流子浓度差，于是电子和空穴都会从高浓度区域向低浓度区域扩散。
我们知道，电子与空穴都是带电的，其扩散的结果就导致了Ｐ区和Ｎ区原来的电中性被破坏。
这样，Ｐ区一侧失去空穴剩下不能移动的负离子，Ｎ区一侧失去电子而留下不能移动的正离子。
这些不能移动的带电粒子就是空间电荷。
在空间电荷集中在Ｐ区和Ｎ区交界面附近，形成了一很薄的空间电荷区，就是P-N结。
在P区一侧为负电荷，N区为正电荷，于是空间电荷区，便出现了由N到P的电场。
led的结构及工作原理
led的结构及工作原理
LED（Light Emitting Diode）是一种半导体器件，其结构和工
作原理可以概括如下。
1. 结构
LED由以下几个部分组成：
- 催化剂层：一种N型半导体材料，其中掺杂了杂质，通常为
砷化镓（GaAs）或砷化铝镓（AlGaAs）；
- 洞穴层：一种P型半导体材料，也是通过杂质掺杂来实现；
- PN结：催化剂层和洞穴层之间形成的结构，在PN结中形成
一个耗尽层；
- 电极：分别是N型半导体材料和P型半导体材料的接线，用
于提供电流。
2. 工作原理
LED的工作原理基于PN结具有的半导体元件特性，主要包括
以下几个步骤：
- 正向偏置：在电极接入电源时，向LED施加正向电压，使得电流从N型半导体流入P型半导体。
在PN结耗尽层中的电子与空穴结合，发生复合过程。
- 电子复合：在PN结的耗尽层中，电子和空穴复合形成激子。
激子产生的能量以光子（光能量单位）的形式释放出来。
- 发光：释放的光子通过PN结材料内的折射和反射，逐步扩
散到PN结的表面，并从表面辐射出来，形成可见光。
- 光谱：发射的光的颜色由半导体材料的带隙决定，不同材料
的能带结构决定了LED的颜色。
例如，氮化镓（GaN）材料
制造的LED通常会发出蓝光，而通过改变其他添加元素或在
结构中引入荧光粉来改变颜色。
LED具有高效率、长寿命、低功耗等优点，在照明、显示、指示灯等领域具有广泛应用。
LED知识学习资料
LED灯（Light Emitting Diode）又叫发光二极管，它是一种固态的半导体器件，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。
半导体晶片由三部分组成，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，中间通常是1至5个周期的量子阱。
当电流通过导线作用于这个晶片的时候，电子和空穴就会被推向量子阱，在量子阱内电子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量，这就是LED发光的原理。
LED灯具有体积小、耗电低、寿命长、无毒环保等诸多优点，LED灯具从室外装饰，工程照明，逐渐发展到家用照明。
台湾、大陆、国外芯片厂名单总汇台湾LED芯片厂商：晶元光电（Epistar）简称：ES、（联诠、元坤，连勇，国联），广镓光电（Huga），新世纪（Genesis Photonics），华上（Arima Optoelectronics）简称：AOC，泰谷光电（Tekcore），奇力，钜新，光宏，晶发，视创，洲磊，联胜（HPO），汉光（HL），光磊（ED），鼎元（Tyntek）简称：TK，曜富洲技TC，燦圆（Formosa Epitaxy），国通，联鼎，全新光电（VPEC）等。
华兴（Ledtech Electronics）、东贝（Unity Opto Technology）、光鼎（Para Light Electronics）、亿光（Everlight Electronics）、佰鸿（Bright LED Electronics）、今台（Kingbright）、菱生精密（Lingsen Precision Industries）、立基（Ligitek Electronics）、光宝（Lite-On Technology）、宏齐(HARVATEK)等。
大陆LED芯片厂商：三安光电简称（S）、上海蓝光（Epilight）简称（E）、士兰明芯（SL）、大连路美简称（LM）、迪源光电、华灿光电、南昌欣磊、上海金桥大晨、河北立德、河北汇能、深圳奥伦德、深圳世纪晶源、广州普光、扬州华夏集成、甘肃新天电公司、东莞福地电子材料、清芯光电、晶能光电、中微光电子、乾照光电、晶达光电、深圳方大，山东华光、上海蓝宝等。
LED工作原理、特性及应用
LED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。
led原理
LED原理详解1. LED概述LED（Light Emitting Diode，发光二极管）是一种能将电能直接转换为光能的电子器件。
LED具有功耗低、寿命长、体积小、抗震动、抗冲击、反应速度快、发光宽谱等特点，因此在现代电子技术和照明领域得到广泛应用。
2. LED结构LED的主要部件是一个PN结，它是由两种材料（P型半导体和N型半导体）组成的。
P型半导体中有当正电场作用在其上时会释放阳离子并形成空穴（缺少电子）的材料，而N型半导体中有当负电场作用在其上时会释放电子的材料。
LED结构包括以下几个关键部分：2.1 P型半导体：给出空穴P型半导体中添加了掺杂有三价元素（如硼），这些元素具有缺少一个电子的能力。
在P型半导体中，这些空穴是多余的载流子。
2.2 N型半导体：给出自由电子N型半导体中添加了掺杂有五价元素（如磷），这些元素具有一个多余的电子。
在N型半导体中，这些电子是多余的载流子。
2.3 PN结：有效区域P型和N型半导体通过靠近的接触表面结合在一起，形成了PN结。
在PN结区域，由于集结电场作用，空穴从P区域向N区域运动，并与N区域的自由电子重新结合。
当有正向偏压时，电子和空穴进一步结合并释放出能量，这就是LED发光的原因。
2.4 光学层：发光区域发光二极管中有一个被称为发射层或发光层的特殊材料，它负责产生光。
在发射层中，电子在结合时会释放出光子（光粒子），这是LED发出光的过程。
2.5 金属引线：电流输送LED的正极（阳极）和负极（阴极）由金属引线连接到外部电路中，以便向PN结施加电压。
综上所述，LED的结构由P型半导体、N型半导体、PN结、光学层和金属引线组成。
3. LED工作原理LED的工作原理基于半导体材料的特性和PN结的形成。
当外部电压施加到LED的两极时，电流会通过LED。
根据正负电压的施加方式，LED的工作可以分为正向偏置和反向偏置。
3.1 正向偏置状态在正向偏置状态下，LED的正极施加一个正电压，而负极施加一个较低的电压或接地。
LED常识分解
L E D 常识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。
半导体晶片由三部分组成，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，中间通常是1至5个周期的量子阱。
当电流通过导线作用于这个晶片的时候，电子和空穴就会被推向量子阱，在量子阱内电子跟空穴复合，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。
它是一种通过控制半导体发光二极管的显示方式，用来显示文字、图形、图像、动画、行情、视频、录像信号等各种信息的显示屏幕。
由于具有容易控制、低压直流驱动、组合后色彩表现丰富、使用寿命长等优点，广泛应用于城市各工程中、大屏幕显示系统。
LED可以作为显示屏，在计算机控制下，显示色彩变化万千的视频和图片。
LED是一种能够将电能转化为可见光的半导体。
LED外延片工艺流程：近十几年来，为了开发蓝色高亮度发光二极管，世界各地相关研究的人员无不全力投入。
而商业化的产品如蓝光及绿光发光二级管LED及激光二级管LD的应用无不说明了III－V族元素所蕴藏的潜能。
在目前商品化LED之材料及其外延技术中，红色及绿色发光二极管之外延技术大多为液相外延成长法为主，而黄色、橙色发光二极管目前仍以气相外延成长法成长磷砷化镓GaAsP材料为主。
一般来说，GaN的成长须要很高的温度来打断NH3之N-H的键解，另外一方面由动力学仿真也得知NH3和MO Gas会进行反应产生没有挥发性的副产物。
LED外延片工艺流程如下：衬底 - 结构设计 - 缓冲层生长 - N型GaN层生长 - 多量子阱发光层生 - P型GaN层生长 - 退火 - 检测（光荧光、X射线） - 外延片外延片- 设计、加工掩模版 - 光刻 - 离子刻蚀 - N型电极（镀膜、退火、刻蚀）- P型电极（镀膜、退火、刻蚀） - 划片 - 芯片分检、分级具体介绍如下：固定：将单晶硅棒固定在加工台上。
LED发光原理及特点
LED发光原理及特点LED（Light Emitting Diode），即发光二极管。
是一种半导体固体发光器件。
它是利用固体半导体芯片作为发光材料。
当两端加上正向电压，半导体中的少数截流子和多数截流子发生复合，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、白色的光。
多变幻：LED光源可利用LED在电流瞬间通断发光无余辉和红、绿、蓝三基色原理，并发挥我们多年对LED显示屏控制技术的研究，采用LED显示屏控制技术实现色彩和图案的多变化，是一种可随意控制的"动态光源"。
高节能：直流驱动，超低功耗（单管0.03-0.06瓦）电光功率达90%以上，同样照明效果比传统光源节能80%以上。
寿命长：LED为固体冷光源，环氧树脂封装，因此无灯丝发光易烧、热沉积等缺点。
工作电压低，使用寿命可达5万到10万小时，比传统光源寿命长5倍以上。
利环保：冷光源、眩光小，无辐射，不含汞元素，使用中不发出有害物质。
高新尖：与传统光源比，LED 光源融合了计算机、网络、嵌入式控制等高新技术，具有在线编程、无限升级、灵活多变的特点。
光源术语光通量（lm）：光源每秒钟发出可见光量之总和。
例如一个100瓦（w）的灯泡可产生1500流明（lm），一支40瓦（w）的日光灯可产生3500lm的光通量。
发光强度（cd）：光源在单位立体角度内发出的光通量，也就是光源所发出的光通量在空间选定方向上分布的密度。
光强的单位是坎特拉（cd），也称烛光。
如：一单位立体角度内发出1流明（lm）的光称为1坎特拉（cd）。
色温（k）：以绝对温度（k=℃+273.15）K来表示，即将一黑体加热，温度升到一定程度时，颜色逐渐由深红-浅红-橙红-黄-黄白-白-蓝白-蓝变化。
当某光源与黑体的颜色相同时，我们将黑体当时的绝对温度称为该光源的色温。
如：当黑体加热呈现深红时温度约为550℃，即色温为550℃+ 273 = 823K。
光效（lm/w）：光源发出的光通量除以所消耗的功率。
量子阱激光器
2. 作为通信光源的半导体激光器
(1) 法布里－珀罗激光器
法布里－珀罗激光器（FP-LD）是最常见、最普通的半导体激光器，它 的谐振腔由半导体材料的两个解理面构成。目前光纤通信上采用的FPLD的制作技术已经相当成熟。FP-LD的结构和制作工艺最简单，成本最 低，适用于调制速度小于622Mbit/s的光纤通信系统。
量子阱激光器 应用
量子阱激光器
• 量子阱材料特别是应变量子阱的引 入给半导体激光器的发展注入了新 的活力，各波段低阈值大功率的 CW半导体激光器相继研制成功， 从而推动了相关应用领域的进一步 发展。
1、量子阱结构使垂直腔表面发射激光器 （VCSEL）
• 所谓表面发射是相对于一般端面发射激光器而言， 光从垂直于结平面的表面发射。而所谓垂直腔是 指激光腔方向（光子振荡方向）垂直于半导体芯 片的衬底，即光子振荡方向与光出射方向一致。 有源层厚度即为腔长，由于有源层很薄，要在如 此短的腔内实现低阈值振荡，除了要求有高增益 的有源介质外，还要求有高的腔面反射率，这只 有到80年代用MBE和MOCVD等技术制成量子阱 材料和分布bragg反射器（DBR）后才有可能。
• 此外，980nm低阈值大功率 AlGaAs/InGaAs， InAs/GaAs,InGaAlP/InGaAs， InGaAs/GaAs应变量子阱激光器相继研制 成功，可以为EDFA提供泵浦，在这个波段 上，铒离子表现为理想的三能级系统，可 以获得比1480nm波段泵浦更高的耦合效率。
• 半导体光放大器（SLA）无论是在光通信还是在 光信息处理技术中都是非常重要的器件，其发展 曾经一度受到EDFA的挑战，但应变量子阱材料的 出现使SLA具有宽且平的增益谱，易集成，低损 耗，体积小，价格便宜等优点，使其重新具有了 竞争力。SLA最重要的应用是波长转换器，实现 灵活的波长路由。此外，还希望用其作为光传输 系统中1310nm窗口的功率放大器，线路放大器和 前置放大器以及利用SLA中的非线性来作啁啾补 偿和色散补偿。
图文解说LED照明产品基本原理
图文解说LED照明产品基本原理中关村在线13年05月03日字号：T|T[导读]高效照明的不断发展，也带动了LED照明逐步进入我们的生活之中；再加上国内的LED照明产品推广，LED照明产品也成为了我们家庭照明的新选择。
面对这样一款新的产品，很多用户对其不了解，也难于接受这样的产品。
接下来本文就从LED的定义、结构和工作原理三个方面，为您做基本的介绍。
1、LED基本介绍及定义传统照明在绿色环保发展的今天已经不能满足需求，高新照明技术随之应运而生。
LED发光二极管便是新一代的照明产品，它将替代传统照明为我们带来更加高效的绿色环保照明。
高效照明的不断发展，也带动了LED照明逐步进入我们的生活之中;再加上国内的LED照明产品推广，LED照明产品也成为了我们家庭照明的新选择。
面对这样一款新的产品，很多用户对其不了解，也难于接受这样的产品。
接下来本文就从LED的定义、结构和工作原理三个方面，为您做基本的介绍。
什么是LEDLED是英文light emitting diode的缩写，意为发光二极管。
它是一种能够发光的固态半导体电子元件，由P-N结组成。
LED为电致发光，当其电子与空穴复合时便辐射出可见光。
LED只能往一个方向导通，为正向偏压，具有单向导电性。
三颗不同颜色的LED换句话来说，LED就是可以发光的二极管，它能够直接将电能转化为可见光。
LED具有两个电极，只允许电流由单一方向流过。
2、结构及工作原理介绍LED结构介绍LED是特殊的二极管，和普通二极管一样由半导体芯片组成。
半导体芯片是LED的核心，它附着在基底上，直接连接负极，正极则由导线连接阳极接柱，由反射碗增强芯片的照明效果，整个芯片被环氧树脂封装起来。
LED结构示意其实很简单，LED以半导体芯片为核心，将其固定在接柱上，由正极和负极接线为其提供电流，其整体被环氧树脂封装。
工作原理发光二极管由半导体芯片组成，半导体芯片分为两个部分。
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灯工作原理1001无标题
led灯工作原理1001无标题LED灯的工作原理是什么？LED是lightemittingdiode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。
新型LED显示屏件有功耗低、亮度高、寿命长、尺寸小等优点, 本文从LED显示屏件的发展简史开始, 探讨了表面贴装LED.汽车应用中的LED和照明用LED的发展趋势, 对于从事显示器件开发的中国工程师有一定参考价值。
全球第一款商用化发光二极管(LED)是在1965年用锗材料作成的, 其单价为45美元。
1968年, LED的研发取得了突破性进展, 利用氮掺杂工艺使GaAsP器件的效率达到了1流明/瓦, 并且能够发出红光、橙光和黄色光。
到1971, 业界又推出了具有相同效率的GaP绿色裸片LED。
1972年开始有少量LED显示屏用于钟表和计算器。
全球首款采用LED的手表最初还是在昂贵的珠宝商店出售的, 其售价竟然高达2,100美元。
几乎与此同时, 惠普与德州仪器也推出了带7段红色LED显示屏的计算器。
到20世纪70年代, 由于LED器件在家庭与办公设备中的大量应用, LED的价格直线下跌。
事实上, LED是那个时代主打的数字与文字显示技术。
然而在许多商用设备中, LED显示屏也逐渐受到了来自其它显示技术的激烈竞争, 如液晶、等离子体和真空荧光管显示器。
这种竞争性激励LED制造商进一步拓展他们的产品类型, 并积极寻求LED具有明显竞争优势的应用领域。
此后LED开始应用于文字点阵显示器、背景图案用的灯栅和条线图阵列。
LED发光二极管的工作原理
LED发光二极管的工作原理
LED是Light Emitting Diode的缩写，即发光二极管。
它是一种半导体器件，通过半导体材料内部电子的复合过程来产生光。
LED的工作原理是通过半导体材料的电子输运和复合来实现的。
LED的工作原理主要涉及PN结的形成、载流子注入、电子-空穴复合等过程。
在LED中，通常使用的半导体材料有硅、硒化物、氮化物等，其中比较常见的是硫化镉、硫化锌和氮化镓等半导体材料。
首先，LED是由两种不同类型的半导体材料构成的，即n型半导体和p型半导体。
n型半导体中带负电荷的电子的浓度比p型半导体中带正电荷的空穴浓度高。
两种半导体材料之间的结界称为PN结。
当LED接通电源时，p-n结处施加正电压时，在结界面两边的n型半导体中的自由电子会向p型半导体迁移，在p型半导体中的空穴也会向n 型半导体迁移。
这种电子和空穴的迁移过程叫做载流子注入。
当电子和空穴相遇时，它们会发生复合过程，这个过程能够释放出能量，即光子。
这样，LED就会发出光线。
LED具有快速响应、节能环保、寿命长、尺寸小、耐震动等优点。
因此，在照明、电子产品、显示器等领域得到广泛应用。
总体来说，LED的工作原理是通过半导体材料内部电子的输运和复合过程来实现的。
通过载流子注入和复合，LED可以产生可见光，从而实现发光功能。
随着科技的不断发展，LED的尺寸不断缩小，亮度不断提高，应用领域也在不断扩大，LED作为一种重要的光源将会在未来得到更广泛的应用。
《LED的原理》课件
结语
LED作为绿色环保、节能高效的光源技术，将会在更多领域发挥重要作用， 带领我们进入更加美好的未来。
LED的原理
本次PPT课程将介绍LED的原理，从基本概念到应用范围，让您深入了解这一 重要的技术。
什么是LED
LED全称？
LED的全称是Light Emitting Diode。
LED的器件类型？
LED是一种固态器件。
LED的特点?
具有高效、耐用、可控的优点，还有长寿命和低能耗的特点。
LED的结构
2
电子结构不同？
P型和N型半导体的电子结构不同，P型半导体中多量子空穴，N型半导体中多自 由电子。
LED的应用
Байду номын сангаас
应用领域？
照明、汽车、航空航天、通 讯、显示等领域都有LED的应 用。
取得的成果？
通过控制LED的波长和亮度， 突破性发展了宽色域、高颜 色还原的显示技术和高效、 长寿命的照明技术。
前景如何？
LED由什么构成？
LED由三个主要部分组成：P型半 导体、N型半导体和发光层。
LED内部的结构？
两种半导体材料夹着一层发光物 质，形成PN结构，发出可见光。
LED的制作工艺？
制作过程中涉及化学腐蚀、电镀 等多项工艺和设备，同时也受到 外部温度、光照等因素的制约。
LED的发光机制
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发光原理？
LED发光的原理是通过正向电流的作用，激发电子穿过PN结并与空穴复合时产生 的光辐射。
量子阱原理及应用
光子学原理课程期末论文——量子阱原理及其应用信息科学与技术学院 08电子信息工程杨晗 23120082203807题目：量子阱原理及其应用作者：杨晗 23120082203807摘要：随着半导体量子阱材料的发展,量子阱器件广泛应用于各种领域.本文主要介绍量子阱的基本特征,重点从量子阱材料、量子阱激光器、量子阱LED、等方面介绍量子阱理论在光电器件方面的发展及其应用。
关键词：量子阱量子约束激光器量子阱是指由2种不同的半导体材料相间排列形成的、具有明显量子限制效应的电子或空穴的势阱。
量子阱的最基本特征是，由于量子阱宽度(只有当阱宽尺度足够小时才能形成量子阱)的限制，导致载流子波函数在一维方向上的局域化。
在由2种不同半导体材料薄层交替生长形成的多层结构中，如果势垒层足够厚，以致相邻势阱之间载流子波函数之间耦合很小，则多层结构将形成许多分离的量子阱，称为多量子阱，简单来说，就是由多个势阱构成的量子阱结构为多量子阱，简称为MQW（Multiple Quantum Well），而由一个势阱构成的量子阱结构为单量子阱，简称为SQW（Single Quantum Well）。
一量子阱最基本特征由于量子阱宽度(只有当阱宽尺度足够小时才能形成量子阱)的限制，导致载流子波函数在一维方向上的局域化。
在由2种不同半导体材料薄层交替生长形成的多层结构中，如果势垒层足够厚，以致相邻势阱之间载流子波函数之间耦合很小，则多层结构将形成许多分离的量子阱，称为多量子阱。
如果势垒层很薄，相邻阱之间的耦合很强，原来在各量子阱中分立的能级将扩展成能带(微带)，能带的宽度和位置与势阱的深度、宽度及势垒的厚度有关，这样的多层结构称为超晶格。
有超晶格特点的结构有时称为耦合的多量子阱。
量子肼中的电子态、声子态和其他元激发过程以及它们之间的相互作用，与三维体状材料中的情况有很大差别。
在具有二维自由度的量子阱中，电子和空穴的态密度与能量的关系为台阶形状。
gan基led多量子阱(mqw)结构
gan基led多量子阱（MQW）结构1. 介绍近年来，随着固态照明技术的快速发展，氮化镓（GaN）基LED多量子阱（MQW）结构作为一种重要的发光二极管结构在LED领域得到了广泛的应用。
其优异的电学和光学特性使得它成为了高亮度、高效率LED器件的重要组成部分。
2. Gan基led多量子阱（MQW）结构的基本原理GaN基LED多量子阱（MQW）结构是指在GaN基底上利用外延生长技术形成多个GaN量子阱的结构。
量子阱的作用是限制电子和空穴在三维空间中的运动，使得载流子在量子限制的平面内运动，增加电荷的束缚效应，从而提高了激子的发光效率。
3. Gan基led多量子阱（MQW）结构的优点（1）高效率：GaN基LED多量子阱（MQW）结构能够有效地限制电子和空穴的运动范围，提高了载流子的束缚效应，从而提高了激子的发光效率，使得LED器件的发光效率得到提高。
（2）高亮度：由于GaN基LED多量子阱（MQW）结构具有较高的发光效率，因此LED器件在相同功率下能够发出更强的光亮度。
（3）蓝光发光：GaN基LED多量子阱（MQW）结构可以实现蓝光激发，使得LED器件可以实现白光发光，从而扩大了LED应用的领域。
（4）长寿命：由于GaN基LED多量子阱（MQW）结构的发光效率较高，因此LED器件的寿命也相对较长。
4. Gan基led多量子阱（MQW）结构的制备方法（1）外延生长：采用金属有机化学气相沉积（MOCVD）等外延生长技术，在GaN基底上生长多个GaN量子阱。
（2）光学特性调控：通过对多量子阱结构的设计和控制，实现对GaN基LED多量子阱（MQW）结构的光学特性进行调控。
（3）工艺优化：通过优化工艺参数，如生长温度、生长速率等，来提高多量子阱结构的质量和一致性。
5. Gan基led多量子阱（MQW）结构的应用（1）通用照明：GaN基LED多量子阱（MQW）结构已经被广泛应用于通用照明领域，如家庭照明、商业照明等。
量子阱激光器
量子阱激光器的特点
同常规的激光器相比，量子阱激光器具有以下特点： 1.在量子阱中，态密度呈阶梯状分布，量子阱中首先是E1c和E1v之 间电子和空穴参与的复合，所产生的光子能量h v＝E1c－E1v＞ E g，即光子能量大于材料的禁带宽度。相应地，其发射波长凡小于 几所对应的波长九，即出现了波长蓝移。 2.在量子阱激光器中，辐射复合主要发生在E1c和E1v之间。这是两 个能级之间的电子和空穴参与的复合，不同于导带底附近的电子和 价带顶附近的空穴参与的辐射复合，因而量子阱激光器光谱的线宽 明显地变窄了。 3.在量子阱激光器中，由于势阱宽度Lx通常小于电子和空穴的扩散 长度Le和 L n，电子和空穴还未来得及扩散就被势垒限制在势阱之 中，产生很高的注入效率，易于实现粒子数反转，其增益大大提高， 甚至可高达两个数量级。 4.量子阱使激光器的温度稳定条件大为改善，A l G a I n A s量子阱激 光器的特征温度马可达150K，甚至更高。因而，这在光纤通信等应 用中至关重要。
量子阱激光器 简介及工作原理
量子阱激光器概述
一般半导体激光器有源层厚度约为0.1～0.3μm，当有源层 厚度减薄到玻尔半径或德布罗意波长数量级时，就出现量 子尺寸效应，这时载流子被限制在有源层构成的势阱内， 该势阱称为量子阱，这导致了自由载流子特性发生重大变 化。量子阱是窄带隙超薄层被夹在两个宽带隙势垒薄层之 间。由一个势阱构成的量子阱结构为单量子阱，简称为 SQW（Single Quantum Well）；由多个势阱构成的量子阱 结构为多量子阱，简称为MQW（Multiple Quantum Well）。 量子阱激光器比起其他半导体激光器具有更低的阈值，更 高的量子效率，极好的温度特性和极窄的线宽。量子阱激 光器的研制始于1978年，已制出了从可见光到中红外的各 种量子阱激光器。
LED的基本概念PPT课件
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五、 LED的优缺点
2、LED的缺点
（2）单个LED功率低 由于单个LED功率低，LED光源亮度 值不是很高，为了提高亮度就需要多 个LED串或并联使用，例如汽车尾灯。 虽然单个LED并不是很贵，但是数量 多了成本就会很高。
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五、 LED的优缺点
2、LED的缺点
（6）发光响应速度快：即给电就有光， 交通信号。
（7）做成薄型结构：节省空间，LED大 屏幕，背光源等。
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五、 LED的优缺点
2、LED的缺点
（1）色彩还原能力差 过去的LED平均显色指数（CRI）较低， 因此在LED照射下显示的顏色没有白 炽灯真实，容易造成视觉的误差和判 断失误。但近来萤光粉、LED使用材 料技术提升，CRI已经有厂商逐渐拉高 到90的水准。
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三、 LED的内部芯片
4、LED芯片的基本结构图
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三、 LED的内部芯片
4、LED芯片的基本结构说明
由外延片的结构决定 衬底 外延层 n区 发光层 p区 透明导电层 p型电极、n型电极
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三、 LED的内部芯片
2、芯片
芯片——晶粒
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三、 LED的内部芯片
3、LED外延片和芯片区别
外延片需要切割后才变成芯片，外延片是 芯片的材料，芯片就可以直接封装成灯珠 了。灯珠、粒。
200mm直径外延片，切割成 320×320µm的芯片，可以切割多少片？
led工作原理 量子隧穿
LED工作原理量子隧穿
LED（Light Emitting Diode）是一种半导体器件，它可以将电能转化为光能，从而产生可见光。
LED的工作原理基于半导体材料中的电子和空穴的复合过程。
在LED中，半导体材料被分为两个区域：P型半导体和N型半导体。
当这两个区域相接触时，会形成一个P-N结。
在P-N结中，当外加电压时，会产生电场，使得P区中的空穴和N区中的电子向结中心移动。
当它们到达结中心时，会发生复合过程，释放出能量，产生光子。
量子隧穿是指电子在强磁场下穿过能垒的现象。
在半导体器件中，电子在电场作用下运动，但在强磁场下，电子的运动受到洛伦兹力的影响，从而导致电子出现隧穿现象。
这种现象可能会导致电子在半导体器件中产生非辐射复合，从而影响器件的性能。
因此，在设计LED等半导体器件时，需要考虑量子隧穿效应的影响。
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《涨知识啦12-LED》---多量子阱LED工作机制
发光二极管又称LED(light-emitting diode)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和负阻发光二极管等多种类型，并且具有应用广泛、耗电量小、使用寿命长、无污染等特点。
上期小赛向大家普及了LED的一些基本概念以及有源区微观复合机制，本期将继续给大家带来LED的工作机制。
众所周知，LED器件的核心结构组成就是大家耳熟能详的PN结（具体可参考往期推送），因此LED具有正向导通、反向截止和击穿等特性。
图1展示了对直接带隙半导体PN结外加正向偏压时，n型区的电子和p型区的空穴会在外加电场的作用下进行输运。
对于图1中的同质结结构，考虑到载流子的扩散长度，电子与空穴倾向在中性区跃迁牵手、发生带间复合，所产生的能量以光子的形式释放出去，这些光子从二极管中逃逸后，就成为了LED所产生的光。
我们知道导带电子和价带空穴复合所产生的光子能量其离散值约为KT数量级，且能量峰值稍大于禁带宽度Eg。
而在某些情况下，光子实际上是通过一个电子从能带中稍低于导带边的位置降落而产生的，有时会在复合前形成激子。
当这种情况发生时，光子能量峰值稍小于禁带宽度Eg。
总之，光子能量峰值一般都靠近Eg。
那么输出波长的峰值为λ=1.24/Eg。
值得注意是该种LED结构的发光效率极低，为此研究人员引入多异质结结构做LED的有源区来提高它的发光效率。
图1. 正向偏置中时，LED中载流子注入以及跃迁复合产生光子。
图2展示了具有多量子阱（Multiple Quantum Wells，MQWs）结构的LED器件能带示意图。
为了更好地增加有源区对载流子的捕获几率，提高辐射复合几率，研究人员人为地对LED有源区引入众多“凹坑”，即在有源区引入多异质结结构，且量子阱（quantumwell，QW）的禁带宽度Eg-QW小于量子垒（quantum barrier，QB）禁带宽度Eg-QB。
当LED 正向偏置时，电子与空穴在外加电场的作用下输运至多量子阱层，不同于同质结结构，电子与空穴将被高效地限制在一个近似二维的空间内，增大了电子和空穴波函数的重合率，提高了他们的复合发光效率。
最后，小赛还想补充一句，对于一般直接带隙半导体材料，材料对应的发光波长的峰值λ与材料带隙可描述为λ=1.24/Eg，然而，当材料尺寸缩小至几纳米时（如量子阱层），量子效应引起的电子与空穴能级的变化要着重考虑噢，其对材料的发光波长具有重要的影响。
图2.LED中多量子阱能带结构。
本周的《涨知识啦》就到这里啦！大家有什么问题也可以给小赛留言噢！欢迎大家一起交流学习！。