發(fā)光二極管的原理是什么?

發(fā)光二極管是一種特殊的二極管。和普通的二極管一樣，發(fā)光二極管由半導(dǎo)體芯片組成，這些半導(dǎo)體材料會預(yù)先通過注入或摻雜等工藝以產(chǎn)生pn結(jié)結(jié)構(gòu)。與其它二極管一樣，發(fā)光二極管中電流可以輕易地從p極（陽極）流向n極（負極），而相反方向則不能。兩種不同的載流子：空穴和電子在不同的電極電壓作用下從電極流向pn結(jié)。當(dāng)空穴和電子相遇而產(chǎn)生復(fù)合，電子會跌落到較低的能階，同時以光子的方式釋放出能量。

　　它所發(fā)出的光的波長，及其顏色，是由組成pn結(jié)的半導(dǎo)體物料的禁帶能量所決定。由于硅和鍺是間接禁帶材料，在這些材料中電子與空穴的復(fù)合是非輻射躍遷，此類躍遷沒有釋出光子，所以硅和鍺二極管不能發(fā)光。發(fā)光二極管所用的材料都是直接禁帶型的，這些禁帶能量對應(yīng)著近紅外線、可見光、或近紫外線波段的光能量。
　　在發(fā)展初期，采用砷化鎵(GaAs)的發(fā)光二極管只能發(fā)出紅外線或紅光。隨著材料科學(xué)的進步，人們已經(jīng)制造出可發(fā)出更短波長的、各種顏色的發(fā)光二極管。
　　以下是傳統(tǒng)發(fā)光二極管所使用的無機半導(dǎo)體物料和所它們發(fā)光的顏色：
　　鋁砷化稼(AlGaAs)-紅色及紅外線
　　鋁磷化稼(AlGaP)-綠色
　　aluminiumgalliumindiumphosphide(AlGaInP)-高亮度的橘紅色，橙色，黃色，綠色
　　磷砷化稼(GaAsP)-紅色，橘紅色，黃色
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三種不同顏色的LED

　　磷化稼(GaP)-紅色，黃色，綠色
　　氮化鎵(GaN)-綠色，翠綠色，藍色
　　銦氮化稼(InGaN)-近紫外線，藍綠色，藍色
　　碳化硅(SiC)(用作襯底)-藍色
　　硅(Si)(用作襯底)-藍色(開發(fā)中)
　　藍寶石(Al2O3)(用作襯底)-藍色
　　zincselenide(ZnSe)-藍色
　　鉆石(C)-紫外線
　　氮化鋁(AlN),aluminiumgalliumnitride(AlGaN)-波長為遠至近的紫外線