發光二極管的工作原理及工作條件

半導體硅不是單向導電性，P-N結才有單向導電性。而P-N結要用到硅做主要材料。

先看二極管的原理。

二極管有一個P結和一個N結構成，其中P結摻雜(比如加入硼)，另一個摻其他不同的雜質雜(比如磷)，將兩個結的材料健和連接起來就形成了P-N結，也就是二極管。這樣電子就能從摻雜的一邊經過先，在電場力的作用下，穿過另一個摻雜的一邊。形成回路。但不能從另一個摻雜的一邊先過。于是就形成了單向導電性。這就是二極管原理。

發光二極管，就是在P-N結中介入了一層活性物質。LED發光就靠這層活性物質。當電子從一個結出來時，大部分電子會掉到地能帶。而出于不穩定激發態的活性物質的活性原子。獲得電子的能量后放出光子。放出N多光子后，這時宏觀上就看到LED發光了。

是一個電能轉化成光能的過程。

發光二極管簡稱為LED，是通過電子和空穴的復合發射能量發射而在照明領域廣泛應用的一般發光元件。發光二極管可以有效地將電能轉換成光能，在現代社會中有照明、平板顯示、醫療設備等廣泛的用途。

該電子部件于1962年登場，初期只發射低光度的紅光，之后發展出其他單色光的版本，能發光的光擴展到可見光、紅外線、紫外線，光度也提高了很多。用途也在初期時作為燈、顯示板等。

隨著技術的進步，發光二極管廣泛應用于顯示器和照明。

發光二極管和普通二極管一樣由pN結組成，并且還具有單向導電性。當向發光二極管施加正向電壓時，從p區域注入到N區域的空穴和從N區域注入到p區域的電子以pN接合附近的幾微米分別與N區域的電子和p區域的空穴復合，生成自發輻射的熒光。

不同半導體材料中電子和空穴的能量狀態不同。當電子和空穴復合時，發射的能量多少有些不同，發射的能量越多，發射的光的波長越短。常用的是紅色、綠色或黃色二極管。發光二極管的反破壞電壓大于5伏特。其正向螺栓放大器特性曲線很急，為了控制通過二極管的電流，在使用時必須串聯連接限流電阻。

發光二極管的核心部分是由p型半導體和N型半導體構成的晶片，在p型半導體和N型半導體之間有被稱為pN結的轉換層。在一些半導體材料的pN結中，當注入的少數載波與多個載波復合時，多余的能量以光的形式釋放，電能直接轉換成光能。

如果向pN接合施加逆電壓，少數載流子難以注入，因此不會發光。當處于正動作狀態（即兩端施加正電壓）時，當電流從LED陽極流向陰極時，半導體晶體從紫外線到紅外線發出不同顏色的光線，光的強弱與電流有關。