LED的基本工作原理

LED 是一种直接注入电流的发光器件，是半导体晶体内部受激电子从高能级回复到低能级时，发射出光子的结果，这就是通常所说的自发发射跃迁。当LED的PN结加上正向偏压，注入的少数载流子和多数载流子（电子和空穴）复合而发光。值得注意的是，对于大量处于高能级的粒子各自分别自发发射一列一列角频率为ν ＝Eg/h的光波，但各列光波之间没有固定的相位关系，可以有不同的偏振方向，并且每个粒子所发射的光沿所有可能的方向传播，这个过程称为自发发射。其发射波长可用下式来表示：λ(μm)＝1.2396/Eg(eV)
　　2 发光二极管的结构
　　发光二极管（light emission diode LED）。要使LED发光，有源层的半导体材料必须是直接带隙材料，越过带隙的电子和空穴能够直接复合发射出光子。为了使器件有好的光和载流子限制，大多采用双异质结（DH）结构。
　　二 发光二极管的特性及测试方法
　　1 LED的光谱特性及测试方法
　　由于LED没有光学谐振腔选择波长，所以它的光谱是以自发发射为主的光谱，图2显示出了LED的典型光谱曲线。发光光谱曲线上发光强度Zui大时所对应的波长称为发光峰值波长，光谱曲线上两个半光强点所对应的波长差称为谱线宽度（简称线宽），其典型值在30－40nm之间。当被测器件的正向工作电流达到规定值时，旋转单色仪波鼓，使指示器达到Zui大值，读出波长峰值，此即为该器件的发光峰值波长。在旋转单色仪波鼓（朝相反方向各转一次），使指示器读数为Zui大值的一半时，读出两个等于Zui大值一半的数值，两者之差即为光谱谱线宽度。
　　当器件温度升高时，光谱曲线随之向右移动，从峰值波长的变化可以求出LED的波长温度系数。
　　2 LED的伏安特性及测试方式
　　LED通常都具有图4所示的较好的伏安特性。当LED管芯通过正向电流为规定的值时，正、负极之间产生的电压降，即为正向亚降（以VF表示，单位为V），由于正向电阻比较小，故VF一般都较低