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第2张 电光信息转换 电光信息转换 将电信号转换为光信号的器件称为电光转换器件 。 本章主要介绍发光二极管、半导体激光器、液晶显示器、阴极射线管及等离子显示板。 §2.1 发光二极管 §2.1.1 半导体光源的物理基础 在物质的原子中，存在许多能级，最低能级E1称为基态，能量比基态大的能级Ei(I=2,3,4…) 称为激发态。 电子在低能级与高能级之间可以有3 种跃迁，下面以E1与E2能级为例进行介绍。 （1）受激吸收 §2.1 发光二极管 §2.1 发光二极管 §2.1 发光二极管 §2.1 发光二极管 §2.1 发光二极管 §2.1 发光二极管 發光原理 利用p型材質(電洞)及n型材質(電子)，通入順向電壓，電子與電洞於pn接面結合而產生光 LED晶片種類簡介 LED晶片又被稱爲Ⅲ-▽族晶片，主要是因爲其成份在化學周期表上的ⅢA族與VA族的元素： ⅢA--B, Al, Ga, In, Ta VA--N, P, Sn, Ti, Be LED晶片的主要結構可粗分爲基材，PN層及焊墊。 一般紅黃光之基材爲：GaAs(As Type)、GaP(Ts Type) PN層：GaP(又稱二元晶片) GaAsP、AlGaAs(三元晶片) AlInGaP(四元晶片) 焊墊：金墊、鋁墊 藍綠光之基材爲：Al2O3(又稱Sapphire等寶石) PN層：GaN、InGaN 焊墊：金墊、鋁墊 晶片種類與發光波長之對照表 LED白光的三种发光原理 §2.1.2发光二极管的工作原理、结构及驱动 §2.1.2发光二极管的工作原理、结构及驱动 §2.1.2发光二极管的工作原理、结构及驱动 §2.1.2发光二极管的工作原理、结构及驱动 §2.1.3 LED的特性 §2.1.3 LED的特性 §2.1.4 LED的特点及应用 §2.1.4 LED的特点及应用 上一张 章首 下一张 结束 节首 目录 第2章 电光信息转换 * 电光信息转换 ★ 2.1 发光二极管 ★ 2.2 半导体激光器 ★ 2.3 液晶显示器 ★ 2.4 阴极射线管 ★ 2.5 等离子显示 §2.1 发光二极管 §2.1.1 半导体光源的物理基础 §2.1.2发光二极管的工作原理、结构及驱动 §2.1.3 LED的特性 §2.1.4 LED的特点及应用 E2 E1 hv E2 E1 hv E2 E1 hv hv hv （2）自发辐射 （3）受激辐射 设在单位物质内，处于低能级E1和处于高能级E2的原子数分别为N1和N2。当系统处于热平衡状态时，原子分布遵循玻耳兹曼统计分布 2.1.1-1 式中， ，为玻耳兹曼常数，T为热力学温度。 在热平衡状态下，总是有 。受激吸收速率大于受激辐射速率。当光通过这种物质时，光强按指数衰减，这种物质称为吸收物质。 如果 ，即受激辐射速率大于受激吸收速率，当光通过这种物质时，就会产生放大作用，这种物质称为增益介质（或激活介质）。 半导体是由大量原子有序排列构成的共价晶体。 导带 带价 Ec Ev Ef Eg 导带 价带 Ec Ev Ef Eg (a) 本征半导体 (b) N型半导体 (c) P型半导体 图2.1.1-2半导体的能带和电子分布 根据量子统计理论，在热平衡状态下，能量为E的能级被电子占据的概率为费米-狄拉克分布