发光二极管的工作原理及工作条件

半导体硅不是单向导电性，P-N结才有单向导电性。而P-N结要用到硅做主要材料。

先看二极管的原理。

二极管有一个P结和一个N结构成，其中P结掺杂(比如加入硼)，另一个掺其他不同的杂质杂(比如磷)，将两个结的材料健和连接起来就形成了P-N结，也就是二极管。这样电子就能从掺杂的一边经过先，在电场力的作用下，穿过另一个掺杂的一边。形成回路。但不能从另一个掺杂的一边先过。于是就形成了单向导电性。这就是二极管原理。

发光二极管，就是在P-N结中介入了一层活性物质。LED发光就靠这层活性物质。当电子从一个结出来时，大部分电子会掉到地能带。而出于不稳定激发态的活性物质的活性原子。获得电子的能量后放出光子。放出N多光子后，这时宏观上就看到LED发光了。

是一个电能转化成光能的过程。

发光二极管简称为LED，是通过电子和空穴的复合发射能量发射而在照明领域广泛应用的一般发光元件。发光二极管可以有效地将电能转换成光能，在现代社会中有照明、平板显示、医疗设备等广泛的用途。

该电子部件于1962年登场，初期只发射低光度的红光，之后发展出其他单色光的版本，能发光的光扩展到可见光、红外线、紫外线，光度也提高了很多。用途也在初期时作为灯、显示板等。

随着技术的进步，发光二极管广泛应用于显示器和照明。

发光二极管和普通二极管一样由pN结组成，并且还具有单向导电性。当向发光二极管施加正向电压时，从p区域注入到N区域的空穴和从N区域注入到p区域的电子以pN接合附近的几微米分别与N区域的电子和p区域的空穴复合，生成自发辐射的荧光。

不同半导体材料中电子和空穴的能量状态不同。当电子和空穴复合时，发射的能量多少有些不同，发射的能量越多，发射的光的波长越短。常用的是红色、绿色或黄色二极管。发光二极管的反破坏电压大于5伏特。其正向螺栓放大器特性曲线很急，为了控制通过二极管的电流，在使用时必须串联连接限流电阻。

发光二极管的核心部分是由p型半导体和N型半导体构成的晶片，在p型半导体和N型半导体之间有被称为pN结的转换层。在一些半导体材料的pN结中，当注入的少数载波与多个载波复合时，多余的能量以光的形式释放，电能直接转换成光能。

如果向pN接合施加逆电压，少数载流子难以注入，因此不会发光。当处于正动作状态（即两端施加正电压）时，当电流从LED阳极流向阴极时，半导体晶体从紫外线到红外线发出不同颜色的光线，光的强弱与电流有关。