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第二章发光二极管,发光二极管结构和工作原理发光二极管的特性参数,LED是一种能把电能直接转换成光能的半导体PN结二极管。发光二极管可以用子显示、照明、光电控制系统的信号光源，广泛用于飞机、计算机、仪器仪表、自动控制设备和民用电器上。小容量，短距离光纤通信系统。,发光二极管,发光二极管的外形如下图所示，金属帽型是最初的封装形式，现在以陶瓷型和全树脂型为主，正向全树脂化发展。,发光管除了单独使用外，也常将多个发光二极管排成短阵，用以显示数字、符号、文字、图案以及工艺流程模拟系统等，进而直接用LED制成数码管和字符管。下图是国产BS201型LED数码管的外形。,(a)正面发光型；(b)侧面发光型,发光二极管的类型：正面发光型LED和端面发光型LED,发光二极管结构和工作原理,边发射LED结构截面图,条件：,1.直接带隙材料2.双异质结（DH）结构,1)直接跃迁型,直接跃迁型,）间接跃迁型,导带,声子发射,声子能量,结论,直接跃迁具有较高的跃迁几率，所以用作半导体光辐射器件（和）的有源区材料必须选用直接带隙跃迁半导体。这类半导体材料的代表有：GaAs,双异质结结构,DH激光器工作原理(a)双异质结构；(b)能带；(c)折射率分布；(d)光功率分布,LED发光机理,自发辐射发射波长：,发光二极管具有如下工作特性：(1)光谱特性。发光二极管发射的是自发辐射光，没有谐振腔对波长的选择，谱线较宽，如下图,LED光谱特性,测试框图：,(2)输出光功率特性。发光二极管实际输出的光子数远远小于有源区产生的光子数，一般外微分量子效率d小于10%。两种类型发光二极管的输出光功率特性示于下图。驱动电流I较小时，P-I曲线的线性较好；I过大时，由于PN结发热产生饱和现象，使P-I曲线的斜率减小。,发光二极管(LED)的P-I特性,(3)伏安特性。,发光二报管的伏安特性与普通整流二极管相似，如下图所示。从图中可以看出，oa段称为正向死区。当外加正向电压小于开启电压，克服不了因扩散而在PN结附近形成的势垒电场，因此PN结仍然呈现较大的电阻值，正向电流很小，复合自发辐射过程抵销不了共振吸收过程，发光二极管不发光。只有当正向电压超过开启电压，复合自发辐射过程才占优势，发出非相干光。
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