本文的關鍵要點

當電流流過半導體晶片時，p型半導體的空穴和n型半導體的電子復合，使LED發光。

LED的發光波長會因發光元件的材料及其比例而異。

LED元器件基礎

目錄

LED為什么會發光？

LED的發光原理

LED為什么會發光？

在我們的生活中，LED的使用非常廣泛（比如顯示器和照明等），那么，它們究竟是如何發光的呢？

例如，燈泡和熒光燈是通過燈絲發熱和放電現象等間接地將電能轉化為光能而發光的，而LED則是通過直接將電能轉化為光能來發光的。因此，可以說LED屬于電-光轉換效率非常高的產品。

本文將為您介紹LED中使用的半導體元件的發光原理。

※在本文中，為了區別于“元件（發光元件）”，我們將封裝后的產品稱為“LED（或LED產品）”。

LED的發光原理

LED（Light Emitting Diode，發光二極管）中元件的基本結構是p型半導體和n型半導體結合而成的“pn結”半導體。

※p型半導體（+：positive 空穴多的半導體）、 n型半導體（-：negative 電子多的半導體）

在該元件上施加正向電壓時，空穴（帶正電）和電子（帶負電）向p-n結方向移動，兩者因復合而消失。此時產生的多余能量會被轉化為光能，從而實現發光。這種現象稱為“復合發光”。

※電子（帶負電）和空穴（帶正電）復合釋放出多余的能量而發光。

發光元件的材料

常見的二極管主要由Si（硅）和 Ge（鍺）等材料制成，但這些單質半導體在電子和空穴復合時不容易發光，因此LED使用的是GaN、GaAs、InP等復合時容易發光的化合物半導體。

通過使這些組合的半導體（比如GaAsP、AlGaAs、InGaAlP、AlGaN等組合）在特定的襯底上晶面平行向外推移生長（外延生長）來獲取發光元件的功能。

因材料而異的發光顏色

作為LED元件的材料——化合物半導體，會根據其材料的組成和比例而發出各種波長的光（紅色和綠色等可見光、紅外光、紫外光等）。

另外，發光顏色還會因復合前后的電子能級而異。因多余而被轉化為光的能級能量差（帶隙能量）越大，光的波長就越短。