LED的基本工作原理

LED 是一種直接注入電流的發光器件，是半導體晶體內部受激電子從高能級回復到低能級時，發射出光子的結果，這就是通常所說的自發發射躍遷。當LED的PN結加上正向偏壓，注入的少數載流子和多數載流子（電子和空穴）復合而發光。值得注意的是，對于大量處于高能級的粒子各自分別自發發射一列一列角頻率為ν ＝Eg/h的光波，但各列光波之間沒有固定的相位關系，可以有不同的偏振方向，并且每個粒子所發射的光沿所有可能的方向傳播，這個過程稱為自發發射。其發射波長可用下式來表示：λ(μm)＝1.2396/Eg(eV)
　　2 發光二極管的結構
　　發光二極管（light emission diode LED）。要使LED發光，有源層的半導體材料必須是直接帶隙材料，越過帶隙的電子和空穴能夠直接復合發射出光子。為了使器件有好的光和載流子限制，大多采用雙異質結（DH）結構。
　　二 發光二極管的特性及測試方法
　　1 LED的光譜特性及測試方法
　　由于LED沒有光學諧振腔選擇波長，所以它的光譜是以自發發射為主的光譜，圖2顯示出了LED的典型光譜曲線。發光光譜曲線上發光強度Zui大時所對應的波長稱為發光峰值波長，光譜曲線上兩個半光強點所對應的波長差稱為譜線寬度（簡稱線寬），其典型值在30－40nm之間。當被測器件的正向工作電流達到規定值時，旋轉單色儀波鼓，使指示器達到Zui大值，讀出波長峰值，此即為該器件的發光峰值波長。在旋轉單色儀波鼓（朝相反方向各轉一次），使指示器讀數為Zui大值的一半時，讀出兩個等于Zui大值一半的數值，兩者之差即為光譜譜線寬度。
　　當器件溫度升高時，光譜曲線隨之向右移動，從峰值波長的變化可以求出LED的波長溫度系數。
　　2 LED的伏安特性及測試方式
　　LED通常都具有圖4所示的較好的伏安特性。當LED管芯通過正向電流為規定的值時，正、負極之間產生的電壓降，即為正向亞降（以VF表示，單位為V），由于正向電阻比較小，故VF一般都較低