LED的工作原理与基本结构是什么?

Answer 1

当一个正向偏压施加于PN结两端，由于PN结势垒的降低，P区的正电荷将向N区扩散，N区的电子也向P区扩散，同时在两个区域形成非平衡电荷的积累。对于一个真实的PN结型器件，通常P区的载流子浓度远大于N区，致使N区非平衡空穴的积累远大于P区的电子积累(对于NP结，情况正好相反)。由于电流注人产生的少数载流子是不稳定的，对于PN结系统，注人到价带中的非平衡空穴要与导带中的电子复合，其中多余的能量将以光的形式向外辐射，这就是LED发光的基本原理。通常，禁带宽度越大，辐射出的能址越大，对应的光子具有较短的波长;反之，禁带宽度越小，辐射出的能量越小，对应的光子具有较长的波长。对于GaAsP, GaInAIP, InGaN, GaAIAs等半导体材料，其禁带宽度对应的发光波长恰好处于380-780nm的可见光区域，从而为LED的发展与应用奠定了广阔的空间。LED器件的基本结构一般可归为两大类，一类是针对Gap,GaAsP, AIGaA，等传统型LED，通常采用液相外延或气相外延-r.艺在GaP或GaA。衬底上生长PN结或NP结型的简单结构，为提高发光强度，也有制成异质结构的。这类器件的衬底往往是PN结的一部分，或P型区，或N型区。因此，这类器件的衬底质量将直接影响着器件的电学与光电特性，掺杂浓度合适的衬底对提高外延层质量、减小串联电阻至关重要。衬底对发射光的吸收情况也是一个重要问题，一般的GaAsP器件都采用GaAs衬底，采用GaP衬底可明显提高发光效率。这是由于用透明的GaP替代GaA，后，使LED芯片从面发光变成体发光，大大减小了衬底对光的吸收。此外，外延层应保持较高的载流子浓度，以确你足够高的注人效率。第二类结构主要是针对超高亮InGaAIP红黄光与InGaN蓝绿光器件而言。这类器件的基本结构通常包括四个区域:即衬底区、布拉格反射区、DH或MQW发光区和窗口区。这类器件一般均通过MOCVD外延工艺制备，良好的衬底亦是整个外延工艺的基础，对于InGaA1P材料，通常采用GaAs材料作衬底，当In的原子总含量为0.25时，InGaAIP材料的晶格常数将很好地与GaAs相匹配，可获得高质量的外延层。对于GaN基器件，由于获得GaN块晶材料困难，一般采用蓝宝石或sic作为外延衬底。结构的第二部分为布拉格反射区，对于InGaA1P器件，由于GaA。作衬底对红黄光的吸收很强，通常在衬底与发光区之间生长一个布拉格反射区，以便有效反射来自发光区的光辐射，从而改善了器件的出光性能。对于GaN基LED器件，由于蓝宝石或sic材料不存在对光的强烈吸收，因此一般可不加布拉格反射区。第三层为发光区，该区域是整个器件的核心，采用双异质结或量子阱结构能大幅度提高电光转换效率。最后一层是窗口区，通常该区域的材料具有较大的禁带宽度，能有效透过来自发光区的光辐射。其次.窗口区材料应具有较高的载流子浓度、低的电阻率，以便实现较好的电流扩展，让工作电流能均匀地流过整个PN结区。为了进一步提高发光效率与耗散功率，许多新型结构的LED器件正在开发中，最典型的有GaP透明衬底、金属膜反射、截角倒锥体、表面纹理等结构。

Answer 2

lED是light emitting diode的缩写，中文名称“发光二极管”
其发光原理跟激光的产生相似。
一个原子中的电子有很多能级，当电子从高能级向低能级跳变时，电子的能量就减少了，而减少的能量则转变成光子发射出去。大量的这些光子就是激光了。
LED原理类似。不过不同的是，LED并不是通过原子内部的电子跃变来发光的，而是通过将电压加在LED的PN结两端，使PN结本身形成一个能级（实际上，是一系列的能级），然后电子在这个能级上跃变并...