发光二极管工作原理及应用

发光二极管,二极管,二极管,单向导电 why?,需要简单了解的东西,半导体 P型半导体 N型半导体 PN结,半导体 导电能力介于导体和绝缘体之间,物质根据其导电能力（电阻率）分,1. 半导体,最常用的半导体材料,原子结构示意图,平面结构,立体结构,2. 本征半导体,本征半导体就是完全纯净的半导体(提纯的晶体),本征激发产生电子和空穴,自由电子,空穴,载流子,在外电场作用下,在外电场作用下,在外电场作用下,在外电场作用下,价电子填补空穴而使空穴移动，形成空穴电流,在外电场作用下,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 （掺入3个价电子元素）,元素周期表,N型半导体 （5价）,元素周期表,PN结,P型半导体和N型半导体结合面的特殊薄层,18,平衡情况下的PN结,P型区,N型区,(2)随着内电场由弱到强的建立,少子漂移从无到有,逐渐加强,而扩散运动逐渐减弱, 形成平衡的PN结。,(1)多子的扩散运动产生空间电荷区建立内电场,1、PN结(PN Junction)的形成,多子的扩散,多子的扩散,动画演示,19,平衡情况下的PN结,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。,20,1、PN结的正向特性（外加正向电压）,P,N,内电场,外电场,A、正向偏压的接法：P区接高电位，N区接低电位,B、正向偏压削弱内电场，有利多子的扩散运动，使PN结空间电荷区变窄；,C、正向偏压时，PN结为导通状态，外电路电流IF很大，PN结呈现的正向电阻很小,PN结为导通状态,动画演示,21,D、反向偏压PN结为截止状态，外电路电流接近为O，PN结呈现的反向电阻很大,P,N,内电场,A、反向偏压的接法：P区接低电位，N区接高电位,B、反向偏压内电场增强，不利多子扩散运动，有利于少子的漂移运动，形成反向电流IR，IR很小，硅管为纳安数量级，锗管为微安数量级。,I少子,PN结为截止状态,2、PN结的反向特性（外加反向电压）,C、反向偏压，使PN结空间电荷区变宽。,D、反向偏压PN结为截止状态，外电路电流接近为O，PN结呈现的反向电阻很大,二极管,将PN结加上相应的电极引线和管壳，就成为二极管,23,二极管的伏安特性,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0.60.7V，锗管约0.20.3V,发光二极管的工作原理,工作原理,半导体发光二极管的结构示意图,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,元素周期表,LED应用,1、 指示灯、信号灯,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。,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,压降 不同颜色LED灯 压降不同 一般是1.8v3V 工作电流 20mA,返回,