发光二极管工作原理及应用
30页1、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
2、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,
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