发光二极管led(发光二极管的发光原理)

二极管两三件事

在了解led之前，我们需要了解一点二极管——不仅仅是led。

所有的二极管，不管能不能发光，都有一个明显的工作标签——电流只能单向通过。

这句话怎么理解？我们知道，在DC电路中，电源的正负两极是恒定的，所以电流的方向也是恒定的。但是，在交流电路中，电源的正负极是不断变化的。在家用电路中，正负电极的频率是每秒50次(50Hz)。当正负极改变时，电流的方向也会改变。

二极管的这种特性，称为“正向”，也称为“单向导通”，就是利用二极管发光时的这种特性。当然，二极管也有“反向”和“击穿”的特性。利用这些特性，二极管还可以用于检测、整流、稳压等场合。对于二极管的其他特性，本文不做过多解释。

那么，为什么二极管是正的呢？这与二极管-PN结中的一个环节有关。

pn结

先来看一张图:

这是一个完整的二极管。如图所示，二极管可分为P区和N区。P区和N区的结称为PN结。什么是P区，什么是N区？

实际上，有两种不同类型的元素-P区的硼或铟和N区的磷或锑。通常用于制造二极管的材料是硅晶体或锗晶体。因此，当含有硼的杂质添加到硅晶体中时，这部分变成P区，而当含有磷的杂质添加时，这部分变成N区。

为什么会形成P区和N区？这与硼、磷、硅等元素的化学性质有关。以硅和磷为例，当两种元素的原子相遇时，会产生自由电子(带负电荷)。硼遇到硅会产生“空空穴”吸引带负电的自由电子。

P区和N区紧密相连。在结处，由于P区空穴空较多，N区电子较多，电子会通过逐渐向空空穴靠拢。电学规定电流方向是电子运动的反方向。因此，在二极管中，电流的方向是从p区流向n区。

所以电流只有从P区流到N区才能正常通过。另一方面，材料的化学性质决定了电流不能正常通过。因此，在连接时，P区连接正电源，N区连接负电源，电路可以正常工作。

p-阳性，阳性；阴性阴性。

(为了保证大多数人都能理解，我简化了原理。事实上，击穿和可逆性都是由二极管反向供电的。但是和led没关系。)

发光二极管

最后说一下led，LED的英文名是“Light Emitting Diode”，取三个字的首字母，简称LED。在LED灯中，是指灯的发光体，俗称“灯珠”。

当二极管正向导通时(P接正极，N接负极)，电子从N区流向P区。在这个过程中会出现一个现象:学术上的定义叫做“产生自发发射的荧光”，很多谣言都是根据这句话坚持认为led灯有辐射。但这种辐射并不是另一种辐射，这里的辐射实际上是一种能量转换——将电能转化为光能(有些物质工作时会发热，有些物质会发光，这与物质本身的化学性质有关，二极管的特性显然属于后者)。

由于半导体材料和电流的不同，发出的光有不同的颜色和亮度，光谱从红外到紫外。举几个例子:磷化铝镓作为杂质掺入N区可以发出绿光；氮化镓作为杂质加入到P区后，可以发出蓝光。碳化硅作为背衬也能发出蓝光。

这种直接加入元素杂质的方法只能产生红、绿、黄、蓝四种颜色的光，早在上个世纪就被广泛用作指示灯。

但真正能发出白光，用作照明灯，放入家庭，是近几年的事。随着技术的逐渐成熟，人们尝试通过添加元素来调节黄光，在紫外光上应用荧光粉。最后，在最近十年，开发出了低成本、高亮度、长寿命的LED照明产品。

它以硒化锌为衬底，将硒化锌置于高保真空环境中，利用保真空蒸发技术在硒化锌表面产生硒化锌外延层。通电后，外延层会发出蓝光，衬底会发出黄光。混合后变成白光。