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      LED是靠什么發光

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      人氣:-發表時間:2017-12-22 17:04【

      在了解LED之前,我們要簡單了解一下二極管——不僅僅是發光二極管。

      所有的二極管,無論是能發光的還是不能發光的,均有一個明顯的工作標簽——只能通過一個方向的電流。

      這句話要怎么理解呢?我們知道,在直流電路中,電源的正負極是不變的,因此電流的方向也不變。但是在交流電路中,電源的正負極在不停的改變,國內電路中,正負極的變換頻率為每秒鐘50次(50Hz),正負極改變了,電流的方向也就會隨著改變。

      這一特性,叫做二極管的“正向性”,又叫“單向導電性”,二極管的發光,就是利用了這一特性。當然,二極管還具有“反向性”和“擊穿”等特性,利用這些特性,二極管還可以用于檢波、整流、穩壓等多種場合。本文不對二極管的其它特性做過多講解。

      那么,二極管為什么會有正向性呢?這與二極管中的一個環節——PN結有關。

      二極管可以分為P區和N區,在P區和N區交界的地方,就叫做PN結。那什么是P區什么是N區呢?

      實際上就是兩種不同類型的元素——P區硼或銦元素,N區磷或銻元素。常用于制作二極管的材料為硅晶體或鍺晶體,于是,在硅晶體中加入含有硼元素的雜質,這一部分就成了P區,加入含有磷元素的雜質,這一部分就成了N區。

      為什么會形成P區和N區?這與硼、磷、硅等元素的化學性質有關,以硅和磷為例,當兩種元素的原子相遇,就會產生自由電子(帶負電荷);硼和硅相遇,就會產生一個“空穴”,吸引帶負電荷的自由電子。

      在P區和N區緊密的連接在一起, 在交界的地方,由于P區的空穴較多,N區的電子較多,電子會逐漸向空穴靠攏。電學中規定:電流方向為電子移動的相反方向。因此,在二極管中,電流的方向是從P區流向到N區。

      因此,只有當電流從P區流向N區時,才能夠正常通過。如果反過來,材料的化學性質決定了,電流無法正常通過。因此,在連接時,P區連接電源正極,N區連接電源負極,電路便可以正常工作。

      P——Positive,正;N——Negative,負。

      (為了保證大多數人能聽懂,我把原理簡化了。實際上擊穿和反向性,均是利用二極管反向通電。但是與發光二極管無關。)

      發光二極管

      終于說到發光二極管了,發光二極管的英文名叫做“Light Emitting Diode”,取三個單詞的首字母,簡稱為LED。在LED燈具中,就是指燈具的發光體,俗稱“燈珠”。

      當二極管正向導電(P接正極N接負極)時,電子從N區涌向P區,在這一過程中,會發生一種現象:學術上的定義叫做“產生自發輻射的熒光”,許多謠言根據這句話就咬定LED燈有輻射。但此輻射非彼輻射,這里的輻射,實際上是一種能量轉換——將電能轉換成光能(有的物質在工作時發熱,有的則發光,這與物質本身的化學性質有關,二極管的特性顯然屬于后者)。

      由于半導體材料和電流大小不同,所發出的光的顏色和亮度也不同,呈現出的光譜,也是從紅外線到紫外線。舉幾個例子:鋁磷化鎵作為雜質加入N區,可發出綠光;銦氮化鎵作為雜質加入P區,可發出藍光;碳化硅作為底襯,亦可發出藍光。

      這種直接加入元素雜質的方法,只能做出紅、綠、黃、藍四種顏色的光,并且早在上世紀就廣泛投入使用, 一般是作為指示燈。

      但是真正能夠發出白光,作為照明燈使用,投入家庭中,還是在近些年。隨著技術的逐步成熟,人們嘗試了加入元素調試黃色光、在紫外光上涂抹磷光體等多種嘗試。終于,在最近十年,才研制出了真正能夠做到低成本、高亮度、高壽命的LED照明產品。

      它是通過以硒化鋅作為底襯,并將硒化鋅放到高真空環境下,利用真空蒸鍍技術,使硒化鋅表面產生一層硒化鋅磊晶層。通電時,磊晶層就發出藍光,底襯會發出黃光,混合之后,就變成了白光。

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