发光二极管工作原理及应用

光的颜色视做 成 PN 结 的 材 料 和发光的波长 而定，而波长 与材料浓度有 关。如采用磷 砷化镓可以发 出红光或黄光 ；采用磷化镓 则发出绿光
LED应用
25
1、 指示灯、信号灯
A
2 、数字显示用显示器
利用LED进行数字显示，有点矩阵型和字段型两种方式。
扩散片
树脂
反射框
LED芯片
引线框架
图2.1.4-1点矩阵型数字显示 图2.1.4-2 字段型数字显示
电流IF很大，PN结呈现的正向电阻很小
2、PN结的反向特性（外加反向电压）
PN结为截止状态 I少子
21
反向电流IR
A
P
内电场 N 限流电阻
外电场
U
R
DOB于 为、、，少 纳AD反反PC、子 安、N、向向反的数反结反偏偏向漂量向呈向压压偏移级偏现偏内P压运，压的N压电的动锗P结反，场N接，管为向结使增法形为截电为P强：成微止N阻截，P反安结状很止区不向数空态大状接利电 量间，态低多流 级电外，电子。I荷电R外位扩，区路电，散IR变电很路N运宽流区小电动。接接，流，近高硅接有为电管近利位为
A
14
但是本征半导体中的自由电子和空穴的 数量极少，所以可以在里面掺入微量杂 质（元素），使其导电性能增强。
所以就有了P型半导体和N型半 导体
P型半导体
元素周期表
15
（掺入3个价电子元素）
A
多数载 流子
P型半导体 简化模型
少数载 流子
N型半导体 （5价）
元素周期表
16
A
多数载流 子
电子
少数载流 子空穴
平衡情况下的PN结
19
A
2、内建电位差或内建电压：热平衡情况下，PN结
的宽度一定，在PN结两端存在的电压。
P型区
PN结
内建电场
1、PN结的正向特性（外加正向电压）
动画演示
20
A
正向电流IF
PN结为导通状态
P
外电场
内电场 N
限流电阻
AB、、正正向向偏偏压压的削接弱法内：电P场区U，接有高利电多位子，的NR 扩区散接运低动电， 位使CPN、结正空向间偏电压荷时区，变PN窄结；为导通状态，外电路
A
29
A
A
30
返回
A
26 3、平面显示器
LED用于平面显示，其优点是：LED为固体 元件，可靠性高，可以做大型显示器 。 4、光源
LED除用做显示器件外，还可用做各种装置、 系统的光源。比如电视机遥控器的光源。
发光二极管特性
27
A
压降 不同颜色LED灯 压降不同 一般是1.8v~3V 工作电流 20mA
28
+4
硅、锗原子 硅原子结构示意图 锗原子结构示意图 的简化模型
A
2. 本征半导体
7
本征半导体就是完全纯净的半导体
(提纯的晶体)
平面结构
立体结构
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
8
本
征
+4
+4
+4
A
激
发
自由电子
产
生
+4
+4
+4
电 子
载
和
空
穴
+4
+4
流
+4
空穴
子
U
9
A
在
+4
+4
+4
外
电
场
作
+4
+4
A
0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
UF/V
正向电压
反向电流 IR/ A
发光二极管的工作原理
24
A
工作原理
发光二极管（light emitting diode，LED），是利用正
向偏置PN结中电子与空穴的复合辐射发光的，是自发
辐射发光。
光输出
元素周期表
半导体发光二极管的结构示意图
N
P-N结 P
N型半导体简化模型
PN结
17
A
P型半导体和N型半导体结合面的特殊薄层
平衡情况下的PN结
1、PN结(PN Junction)的形成
P型区
PN结
动画演示
18
A
N型区 多子的扩散
多子的扩散 内建电场 (逐2)渐(随1加)着多强内子,而电的扩场扩散由散运弱运动到动逐强产渐的生减建空弱立,间形,电少成荷子平区漂衡移建的从立P无内N到结电有。场,
O，PN结呈现的反向电阻很大
二极管
22
A
将PN结加上相应的电极引线 和管壳，就成为二极管
二极管的伏安特性
23
正向电流 40
30
击穿电压UBR
20
UR/V 反向电压
IS
10
IF /mA
外加正向电压很小时， 正向电流很小几乎为 0，正向电压超过一 定数值时，二极管导 通，电流增大很快。 导通时，二极管两端 会产生正向压降，硅 管一般是0.6~0.7V， 锗管约0.2~0.3V
发光二极管
1
二极管
A
二极管
2
单向导电
A
why?
需要简单了解的东西
3
A
半导体 P型半导体 N型半导体
PN结
A
1. 半导体
4
物质根据其导电能力（电阻率）分
导体 半导体 绝缘体
半导体 —— 导电能力介于导体和绝缘体之间
5
硅 最常用的半导体材料
锗
A
原子结构示意图
6
A
+14 Si
284
+32 Ge
2 8 18 4
+4
用
下
+4
+4
+4
U
10
A
在
+4
+4
+4
外
电
场
作
+4
+4
+4
用
下
+4
+4
+4
U
11
A
在
+4
+4
+4
外
电
场
作
+4
+4
+4
用
下
+4
+4
+4
U
12
A
在
+4
+4
+4
外
电
场
作
+4
+4
+4
用
下ห้องสมุดไป่ตู้
+4
+4
+4
U
13
A
在
+4
+4
+4
价电子填
外
补空穴而
电
使空穴移
场
作
+4
用
+4
动，形成
+4
空穴电流
下
+4
+4
+4