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    • 發(fā)光二極管電路的工作原理及應(yīng)用
    • 發(fā)布時間：2019-12-17 16:16:02
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    發(fā)光二極管電路的工作原理及應(yīng)用
    發(fā)光二極管是兩引線半導(dǎo)體光源。1962年，尼克·霍洛尼亞克（Nick Holonyak）提出了發(fā)光二極管的想法，他在通用電氣公司工作。LED是一種特殊類型的二極管，其電氣特性與PN結(jié)二極管類似。因此，LED允許電流沿正向流動，并阻止反向流動。LED占據(jù)的面積小于1 mm 2。LED發(fā)光二極管的應(yīng)用用于進(jìn)行各種電氣和電子項(xiàng)目。在本文中，我們將討論LED的工作原理及其應(yīng)用。
    什么是發(fā)光二極管？
    發(fā)光二極管是pn結(jié)二極管。它是一種特殊摻雜的二極管，由特殊類型的半導(dǎo)體組成。當(dāng)光以正向偏置發(fā)射時，則稱為發(fā)光二極管。
    發(fā)光二極管如何工作？
    簡單來說，發(fā)光二極管稱為二極管。當(dāng)二極管被正向偏置時，電子和空穴在結(jié)上快速移動，并且不斷地結(jié)合在一起，從而相互消除。電子從n型硅移動到p型硅后不久，它與空穴結(jié)合，然后消失。因此，它使完整的原子更穩(wěn)定，并且以微小的包或光子的形式提供很少的能量爆發(fā)。
    發(fā)光二極管
    上圖顯示了發(fā)光二極管的工作原理以及該圖的逐步過程。
    • 從圖中可以看出，N型硅為紅色，并且包含電子，用黑圈表示。
    • P型硅為藍(lán)色，帶有空穴，用白色圓圈表示。
    • pn結(jié)兩端的電源使二極管正向偏置，并將電子從n型推向p型。以相反的方向推動孔。
    • 電子和結(jié)處的空穴結(jié)合在一起。
    • 隨著電子和空穴的復(fù)合，光子被釋放出來。
    發(fā)光二極管的類型
    存在不同類型的發(fā)光二極管，并且下面提到其中一些。
    • 砷化鎵（GaAs）–紅外
    • 砷化鎵磷化物（GaAsP）–紅色至紅外，橙色
    • 砷化鋁鎵磷化物（AlGaAsP）–高亮度紅色，橘紅色，橙色和黃色
    • 磷化鎵（GaP）–紅色，黃色和綠色
    • 磷化鋁鎵（AlGaP）–綠色
    • 氮化鎵（GaN）–綠色，翠綠色
    • 氮化鎵銦（GaInN）–接近紫外線，藍(lán)綠色和藍(lán)色
    • 碳化硅（SiC）–藍(lán)色為基材
    • 硒化鋅（ZnSe）–藍(lán)色
    • 氮化鋁鎵（AlGaN）–紫外線
    LED的工作原理
    發(fā)光二極管的工作原理基于量子理論。量子理論說，當(dāng)電子從較高的能級下降到較低的能級時，能量從光子發(fā)出。光子能量等于這兩個能級之間的能隙。如果PN結(jié)二極管處于正向偏置狀態(tài)，則電流流過二極管。
    半導(dǎo)體中的電流流動是由空穴在電流的相反方向上的流動和電子在電流的方向上的流動所引起的。因此，由于這些電荷載流子的流動，將發(fā)生重組。
    重組表明，導(dǎo)帶中的電子跳至價帶。當(dāng)電子從一個帶躍遷到另一個帶時，電子將以光子的形式發(fā)射電磁能，并且光子能等于禁止的能隙。
    例如，讓我們考慮量子理論，光子的能量是普朗克常數(shù)和電磁輻射頻率的乘積。顯示了數(shù)學(xué)方程式
    方程= hf
    其中h被稱為普朗克常數(shù)，電磁輻射的速度等于光速，即c。頻率輻射與光速有關(guān)，即af = c /λ。λ表示為電磁輻射的波長，上面的等式將變?yōu)?/div>
    等式= he /λ
    從上面的方程式，可以說電磁輻射的波長與禁止間隙成反比。在一般的硅，鍺半導(dǎo)體中，這種禁能隙在條件帶和價帶之間，以使復(fù)合過程中電磁波的總輻射呈紅外輻射的形式。我們看不到紅外線的波長，因?yàn)樗鼈兂隽宋覀兊目梢姺秶?/div>
    紅外輻射被認(rèn)為是熱量，因?yàn)楣韬玩N半導(dǎo)體不是直接間隙半導(dǎo)體，而是間接間隙半導(dǎo)體。但是在直接間隙半導(dǎo)體中，價帶的最大能級和導(dǎo)帶的最小能級不會在電子同時出現(xiàn)。因此，在電子和空穴的復(fù)合期間，是電子從導(dǎo)帶向價帶的遷移，電子帶的動量將改變。
    IV LED的特性
    市場上有不同類型的發(fā)光二極管，并且有不同的LED特性，包括彩色光或波長輻射，光強(qiáng)度。LED的重要特征是顏色。在開始使用LED時，只有紅色。隨著在半導(dǎo)體工藝的幫助下增加了LED的使用并進(jìn)行了LED新金屬的研究，形成了不同的顏色。
    下圖顯示了正向電壓和電流之間的近似曲線。圖中的每個曲線表示不同的顏色。下表顯示了LED特性的摘要。
    發(fā)光二極管的應(yīng)用
    LED有很多應(yīng)用，下面將對其中一些進(jìn)行說明。
    • LED在家庭和工業(yè)中用作燈泡
    • 發(fā)光二極管用于摩托車和汽車
    • 這些用于手機(jī)中以顯示消息
    • 在交通信號燈處使用led信號燈
    LED的優(yōu)點(diǎn)
    • LED的成本更低，而且體積很小。
    • 通過使用LED來控制電力。
    • LED的強(qiáng)度在微控制器的幫助下有所不同。
    在本文中，我們討論了發(fā)光二極管的電路工作原理和應(yīng)用。我希望通過閱讀本文，您可以獲得有關(guān)發(fā)光二極管的一些基本信息和工作信息。
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