发光二极管是一种半导体PN结。当施加合适的正向电压时,n区的电子和p区的空穴被注入到耗尽区。当它们复合时,会释放能量。在直接带隙半导体中,这种能量会高效地以光子的形式释放出来,这一过程称为电致发光。

(图片仅供参考)
发光二极管是一种半导体PN结。当施加合适的正向电压时,n区的电子和p区的空穴被注入到耗尽区。当它们复合时,会释放能量。在直接带隙半导体中,这种能量会高效地以光子的形式释放出来,这一过程称为电致发光。
LED的基本原理在于半导体pn结的量子力学特性。半导体通过掺杂杂质形成两种类型的区域:n型区,自由电子过剩;p型区,电子(空穴)过剩。在这两个区域的交界处形成耗尽区,产生势垒,阻止零偏压下的电流流动。
施加正向电压后,势垒降低,使得n区电子和p区空穴能够注入到结区。在有源区,这些电子和空穴相遇并复合。每次复合都会使一个电子跃迁到较低的能级,释放能量。这种能量可以以热的形式耗散(非辐射复合),也可以以光子的形式释放(辐射复合)。高效LED的关键在于最大化辐射复合。这通常通过使用直接带隙半导体来实现,因为在直接带隙半导体中,电子和空穴的动量在复合过程中守恒,从而可以直接发射光子。
PN结电致发光
(如果日期未知或不相关,例如“流体力学”,则提供其显著出现的近似估计)
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