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发光二极管介绍

??????发光二极管简称为。由镓〔〕及砷〔〕、磷〔P〕的化合物制成的二极管，当电子及空穴复合时能辐射出可见光，因此可以用来制成发光二极管，在电路及仪器中作为指示灯，或者组成文字或数字显示。磷砷化镓二极管发红光，磷化镓二极管发绿光，碳化硅二极管发黄光。

??????它是半导体二极管的一种，可以把电能转化成光能；常简写为。发光二极管及一般二极管一样是由一个结组成，也具有单向导电性。当给发光二极管加上正向电压后，从P区注入到N区的空穴和由N区注入到P区的电子，在结旁边数微米内分别及N区的电子和P区的空穴复合，产生自发辐射的荧光。不同的半导体材料中电子和空穴所处的能量状态不同。当电子和空穴复合时释放出的能量多少不同，释放出的能量越多，则发出的光的波长越短。常用的是发红光、绿光或黄光的二极管。

??????发光二极管的反向击穿电压约5伏。它的正向伏安特性曲线很陡，运用时必需串联限流电阻以限制通过管子的电流。限流电阻R可用下式计算：

????????????R＝〔E－〕／

式中E为电源电压，为的正向压降，为的一般工作电流。发光二极管的两根引线中较长的一根为正极，应按电源正极。有的发光二极管的两根引线一样长，但管壳上有一凸起的小舌，靠近小舌的引线是正极。

??????及小白炽灯泡和氖灯相比，发光二极管的特点是：工作电压很低〔有的仅一点几伏〕；工作电流很小〔有的仅零点几毫安即可发光〕；抗冲击和抗震性能好，牢靠性高，寿命长；通过调制通过的电流强弱可以便利地调制发光的强弱。由于有这些特点，发光二极管在一些光电限制设备中用作光源，在很多电子设备中用作信号显示器。把它的管心做成条状，用7条条状的发光管组成7段式半导体数码管，每个数码管可显示0～9十个数目字。

发光二极管的发光原理

????发光二极管是由Ⅲ-Ⅳ族化合物，如〔砷化镓〕、〔磷化镓〕、〔磷砷化镓〕等半导体制成的，其核心是结。因此它具有一般结的特性，即正向导通，反向截止、击穿特性。此外，在确定条件下，它还具有发光特性。在正向电压下，电子由N区注入P区，空穴由P区注入N区。进入对方区域的少数载流子〔少子〕一部分及多数载流子〔多子〕复合而发光，如图1所示。

???假设发光是在P区中发生的，则注入的电子及价带空穴干脆复合而发光，或者先被发光中心捕获后，再及空穴复合发光。除了这种发光复合外，还有些电子被非发光中心〔这个中心介于导带、介带中间旁边〕捕获，而后再及空穴复合，每次释放的能量不大，不能形成可见光。发光的复合量相对于非发光复合量的比例越大，光量子效率越高。由于复合是在少子扩散区内发光的，所以光仅在靠近结面数μm以内产生。理论和理论证明，光的峰值波长λ及发光区域的半导体材料禁带宽度Ｅg有关，即λ≈1240〔〕式中的单位为电子伏特〔〕。假设能产生可见光〔波长在380紫光～780红光〕，半导体材料的应在3.26～1.63之间。比红光波长长的光为红外光。如今已有红外、红、黄、绿及蓝光发光二极管，但其中蓝光二极管本钱、价格很高，运用不普遍。

发光二极管的检测

1．一般发光二极管的检测

〔1〕用万用表检测。利用具有×10kΩ挡的指针式万用表可以大致推断发光二极管的好坏。正常时，二极管正向电阻阻值为几十至200kΩ,反向电阻的值为∝。假设正向电阻值为0或为∞，反向电阻值很小或为0，则易损坏。这种检测方法，不能实地看到发光管的发光状况，因为×10kΩ挡不能向供应较大正向电流。

假设有两块指针万用表〔最好同型号〕可以较好地检查发光二极管的发光状况。用一根导线将其中一块万用表的“+〞接线柱及另一块表的“-〞接线柱连接。余下的“-〞笔接被测发光管的正极〔P区〕，余下的“+〞笔接被测发光管的负极〔N区〕。两块万用表均置×10Ω挡。正常状况下，接通后就能正常发光。假设亮度很低，甚至不发光，可将两块万用表均拨至×1Ω假设，假设仍很暗，甚至不发光，则说明该发光二极管性能不良或损坏。应留意，不能一开始测量就将两块万用表置于×1Ω，以免电流过大，损坏发光二极管。

〔2〕外接电源测量。用3V稳压源或两节串联的干电池及万用表〔指针式或数字式皆可〕可以较精确测量发光二极管的光、电特性。为此可按图10所示连接电路即可。假设测得在1.4～3V之间，且发光亮度正常，可以说明发光正常。假设测得0或≈3V，且不发光，说明发光管已坏。

2．红外发光二极管的检测

由于红外发光二极管，它放射1～3μm的红外光，人眼看不到。通常单只红外发光二极管放射功率只有数，不同型号的红外发光强度角分布也不一样。红外的正向压降一般为1.3～2.5V。正是由于其放射的红外光人眼看不见，所以利用上述可见光的检测法只能断定其结正、反向电学特性是否正常，而无法断定其发光状况正常否。为此，最好打算一只光敏器件〔如2、2型硅光电池〕作接收器