【技术】LED发光二极管电路的定义、类型、工作原理与应用
发光二极管是两引线半导体光源。1962年，尼克·霍洛尼亚克（Nick Holonyak）提出了发光二极管的想法，他在通用电气公司工作。LED是一种特殊类型的二极管，其电气特性与pn结二极管类似。因此，LED允许电流沿正向流动，并阻止反向流动。LED占据的面积小于1mm2。LED发光二极管的应用用于进行各种电气和电子项目。在本文中，合科泰半导体将讨论LED的工作原理及其应用。
一、什么是发光二极管？
发光二极管是pn结二极管。它是一种特殊掺杂的二极管，由特殊类型的半导体组成。当光以正向偏置发射时，则称为发光二极管。
二、发光二极管如何工作？
简单来说，发光二极管称为二极管。当二极管被正向偏置时，电子和空穴在结上快速移动，并且不断地结合在一起，从而相互消除。电子从n型硅移动到p型硅后不久，它与空穴结合，然后消失。因此，它使完整的原子更稳定，并且以微小的包或光子的形式提供很少的能量爆发。
上图显示了发光二极管的工作原理以及该图的逐步过程。
• 从图中可以看出，N型硅为红色，并且包含电子，用黑圈表示。
• P型硅为蓝色，带有空穴，用白色圆圈表示。
• pn结两端的电源使二极管正向偏置，并将电子从n型推向p型。以相反的方向推动孔。
• 电子和结处的空穴结合在一起。
• 随着电子和空穴的复合，光子被释放出来。
三、发光二极管的类型
存在不同类型的发光二极管，并且下面提到其中一些。
• 砷化镓（GaAs）–红外
• 砷化镓磷化物（GaAsP）–红色至红外，橙色
• 砷化铝镓磷化物（AlGaAsP）–高亮度红色，橘红色，橙色和黄色
• 磷化镓（GaP）–红色，黄色和绿色
• 磷化铝镓（AlGaP）–绿色
• 氮化镓（GaN）–绿色，翠绿色
• 氮化镓铟（GaInN）–接近紫外线，蓝绿色和蓝色
• 碳化硅（SiC）–蓝色为基材
• 硒化锌（ZnSe）–蓝色
• 氮化铝镓（AlGaN）–紫外线
四、LED的工作原理
发光二极管的工作原理基于量子理论。量子理论说，当电子从较高的能级下降到较低的能级时，能量从光子发出。光子能量等于这两个能级之间的能隙。如果PN结二极管处于正向偏置状态，则电流流过二极管。
半导体中的电流流动是由空穴在电流的相反方向上的流动和电子在电流的方向上的流动所引起的。因此，由于这些电荷载流子的流动，将发生重组。
重组表明，导带中的电子跳至价带。当电子从一个带跃迁到另一个带时，电子将以光子的形式发射电磁能，并且光子能等于禁止的能隙。
例如，让我们考虑量子理论，光子的能量是普朗克常数和电磁辐射频率的乘积。显示了数学方程式
方程= hf
其中h被称为普朗克常数，电磁辐射的速度等于光速，即c。频率辐射与光速有关，即af = c /λ。λ表示为电磁辐射的波长，上面的等式将变为
等式= he/λ
从上面的方程式，可以说电磁辐射的波长与禁止间隙成反比。在一般的硅，锗半导体中，这种禁能隙在条件带和价带之间，以使复合过程中电磁波的总辐射呈红外辐射的形式。我们看不到红外线的波长，因为它们超出了我们的可见范围。
红外辐射被认为是热量，因为硅和锗半导体不是直接间隙半导体，而是间接间隙半导体。但是在直接间隙半导体中，价带的最大能级和导带的最小能级不会在电子同时出现。因此，在电子和空穴的复合期间，是电子从导带向价带的迁移，电子带的动量将改变。
五、IV LED的特性
市场上有不同类型的发光二极管，并且有不同的LED特性，包括彩色光或波长辐射，光强度。LED的重要特征是颜色。在开始使用LED时，只有红色。随着在半导体工艺的帮助下增加了LED的使用并进行了LED新金属的研究，形成了不同的颜色。
六、发光二极管的应用
LED有很多应用，下面将对其中一些进行说明。
• LED在家庭和工业中用作灯泡
• 发光二极管用于摩托车和汽车
• 这些用于手机中以显示消息
• 在交通信号灯处使用led信号灯
七、LED的优点
• LED的成本更低，而且体积很小。
• 通过使用LED来控制电力。
• LED的强度在微控制器的帮助下有所不同。
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