发光二极管的基本结构和电路符号,发光二极管的原理分析


有关发光二极管的相关知识,发光二极管是一种特殊的二极管,是一种发光器件,可以将电能转换成光能,这里介绍了发光二极管的基本结构和电路符号,以及发光二极管的工作原理,有需要的朋友参考下。

发光二极管的基本结构和电路符号

发光二极管是一种将电能转换成光能的特殊二极管(发光器件),简写为LED,其电路符号如下图:

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图1:发光二极管的电路符号图

发光二极管的基本结构是一个PN结,但正向导通电压比普通二极管高,一般为1~2V,且具有普通二极管没有的发光能力。当这种管子通以正向电流时将发出光来,这是由于电子与空穴直接复合而释放能量的结果。发光二极管常采用砷化鎵、磷化鎵等化合物半导体制成,其发光颜色主要取决于所采用的半导体材料,可以发出红、黄和绿色等可见光,也可以发出 看不见的红外光,其发光亮度与流经管子的电流成正比,工作电流一般为几~几十mA。

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图2:发光二极管实物图和应用实例

发光二极管的工作原理

发光二极管是一种特殊的二极管。和普通的二极管一样,发光二极管由半导体芯片组成,这些半导体材料会预先透过注入或搀杂等工艺以产生p、n架构。

与其它二极管一样,发光二极管中电流可以轻易地从p极(阳极)流向n极(负极),而相反方向则不能。

两种不同的载流子:空穴和电子在不同的电极电压作用下从电极流向p、n架构。当空穴和电子相遇而产生复合,电子会跌落到较低的能阶,同时以光子的模式释放出能量(光子即常称呼的光)。

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图3:发光二极管的原理

发光二极管所发出的光的波长(颜色)是由组成p、n架构的半导体物料的禁带能量决定。

硅和锗是间接带隙材料,在常温下,这些材料内电子与空穴的复合是非辐射跃迁,此类跃迁没有释出光子,而是把能量转化为热能,则硅和锗二极管不能发光(在极低温的特定温度下则会发光,必须在特殊角度下才能被发现,而该发光的亮度不明显)。

发光二极管所用的材料都是直接带隙型的,其能量会以光子形式释放,这些禁带能量对应着近红外线、可见光、或近紫外线波段的光能量。

以上介绍了发光二极管的基本结构和电路符号,以及发光二极管的原理是什么样的,希望对大家有所帮助。