发光二极管的原理是什么?

发光二极管的原理是什么?

发光二极管是一种特殊的二极管。和普通的二极管一样，发光二极管由半导体芯片组成，这些半导体材料会预先通过注入或掺杂等工艺以产生pn结结构。与其它二极管一样，发光二极管中电流可以轻易地从p极（阳极）流向n极（负极），而相反方向则不能。两种不同的载流子：空穴和电子在不同的电极电压作用下从电极流向pn结。当空穴和电子相遇而产生复合，电子会跌落到较低的能阶，同时以光子的方式释放出能量。

　　它所发出的光的波长，及其颜色，是由组成pn结的半导体物料的禁带能量所决定。由于硅和锗是间接禁带材料，在这些材料中电子与空穴的复合是非辐射跃迁，此类跃迁没有释出光子，所以硅和锗二极管不能发光。发光二极管所用的材料都是直接禁带型的，这些禁带能量对应着近红外线、可见光、或近紫外线波段的光能量。
　　在发展初期，采用砷化镓(GaAs)的发光二极管只能发出红外线或红光。随着材料科学的进步，人们已经制造出可发出更短波长的、各种颜色的发光二极管。
　　以下是传统发光二极管所使用的无机半导体物料和所它们发光的颜色：
　　铝砷化稼(AlGaAs)-红色及红外线
　　铝磷化稼(AlGaP)-绿色
　　aluminiumgalliumindiumphosphide(AlGaInP)-高亮度的橘红色，橙色，黄色，绿色
　　磷砷化稼(GaAsP)-红色，橘红色，黄色
 
三种不同颜色的LED

　　磷化稼(GaP)-红色，黄色，绿色
　　氮化镓(GaN)-绿色，翠绿色，蓝色
　　铟氮化稼(InGaN)-近紫外线，蓝绿色，蓝色
　　碳化硅(SiC)(用作衬底)-蓝色
　　硅(Si)(用作衬底)-蓝色(开发中)
　　蓝宝石(Al2O3)(用作衬底)-蓝色
　　zincselenide(ZnSe)-蓝色
　　钻石(C)-紫外线
　　氮化铝(AlN),aluminiumgalliumnitride(AlGaN)-波长为远至近的紫外线