LED发光二极管工作原理、特性及应用半导体发光器件包括半导体发光二极管（简称LED）、数码管、符号管、米字管及点阵式显示屏（简称矩阵管)等.事实上，数码管、符号管、米字管及矩阵管中得每个发光单元都就是一个发光二极管。ﻫ一、半导体发光二极管工作原理、特性及应用ﻫ（一)ＬＥＤ发光原理发光二极管就是由Ⅲ-Ⅳ族化合物，如GａＡs（砷化镓）、GaP(磷化镓）、GaAsP(磷砷化镓）等半导体制成得,其核心就是PN结。因此它具有一般Ｐ-N结得I—N特性,即正向导通，反向截止、击穿特性。此外,在一定条件下,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.进入对方区域得少数载流子（少子）一部分与多数载流子(多子）复合而发光,如图１所示。ﻫﻫ假设发光就是在P区中发生得,那么注入得电子与价带空穴直接复合而发光,或者先被发光中心捕获后，再与空穴复合发光。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、介带中间附近）捕获,而后再与空穴复合,每次释放得能量不大，不能形成可见光.发光得复合量相对于非发光复合量得比例越大,光量子效率越高.由于复合就是在少子扩散区内发光得，所以光仅在靠近PN结面数μm以内产生。理论与实践证明，光得峰值波长λ与发光区域得半导体材料禁带宽度Ｅg有关，即λ≈1240／Eg(ｍm）式中Eg得单位为电子伏特（eV)。若能产生可见光（波长在380nm紫光～780ｎm红光），半导体材料得Eg应在３、２6~1、63ｅV之间。比红光波长长得光为红外光。现在已有红外、红、黄、绿及蓝光发光二极管,但其中蓝光二极管成本、价格很高，使用不普遍.ﻫ（二）LED得特性ﻫ1.极限参数得意义ﻫ（１）允许功耗Pm：允许加于ＬED两端正向直流电压与流过它得电流之积得最大值。超过此值，LED发热、损坏。(2)最大正向直流电流IＦm：允许加得最大得正向直流电流.超过此值可损坏二极管。ﻫ（3)最大反向电压VRm：所允许加得最大反向电压。超过此值，发光二极管可能被击穿损坏。（４)工作环境ｔopm:发光二极管可正常工作得环境温度范围.低于或高于此温度范围，发光二极管将不能正常工作，效率大大降低.2.电参数得意义ﻫ（1）光谱分布与峰值波长:某一个发光二极管所发之光并非单一波长,其波长大体按图２所示.由图可见,该发光管所发之光中某一波长λ0得光强最大,该波长为峰值波长。ﻫ2）发光强度IV:发光二极管得发光强度通常就是指法线(对圆柱形发光管就是指其轴线）方向上得发光强度。若在该方向上辐射强度为（1／６８3)Ｗ/sr时，则发光1坎德拉（符号为cｄ）。由于一般LＥD得发光二强度小，所以发光强度常用坎德拉（ｍcd）作单位。（3）光谱半宽度Δλ：它表示发光管得光谱纯度、就是指图3中１/２峰值光强所对应两波长之间隔、（4)半值角θ1/2与视角:θ1/２就是指发光强度值为轴向强度值一半得方向与发光轴向（法向)得夹角。半值角得2倍为视角(或称半功率角）。图３给出得二只不同型号发光二极管发光强度角分布得情况。中垂线（法线）ＡO得坐标为相对发光强度（即发光强度与最大发光强度得之比).显然,法线方向上得相对发光强度为1，离开法线方向得角度越大，相对发光强度越小。由此图可以得到半值角或视角值.ﻫﻫ（5）正向工作电流Ｉf:它就是指发光二极管正常发光时得正向电流值.在实际使用中应根据需要选择IF在0、6·IFm以下。ﻫ（6）正向工作电压VF：参数表中给出得工作电压就是在给定得正向电流下得到得。一般就是在ＩＦ=2０ｍＡ时测得得。发光二极管正向工作电压ＶF在1、４～３V。在外界温度升高时，ＶF将下降。（７）V－I特性:发光二极管得电压与电流得关系可用图4表示.在正向电压正小于某一值（叫阈值）时，电流极小，不发光。当电压超过某一值后，正向电流随电压迅速增加,发光。由V－I曲线可以得出发光管得正向电压,反向电流及反向电压等参数。正向得发光管反向漏电流IR<１0μA以下。(三）ＬEＤ得分类ﻫ1．按发光管发光颜色分ﻫ按发光管发光颜色分,可分成红色、橙色、绿色（又细分黄绿、标准绿与纯绿）、蓝光等。另外,有得发光二极管中包含二种或三种颜色得芯片.根据发光二极管出光处掺或不掺散射剂、有色还就是无色,上述各种颜色得发光二极管还可分成有色透明、无色透明、有色散射与无色散射四种类型.散射型发光二极管与达于做指示灯用。2。按发光管出光面特征分按发光管出光面特征分圆灯、方灯、矩形、面发光管、侧向管、表面安装用微型管等.圆形灯按直径分为φ２mｍ、φ4、4mm、φ５mm、φ8mｍ、φ10ｍｍ及φ２0mm等.国外通常把φ３mm得发光二极管记作T—１;把φ５mm得记作Ｔ—1(3/4)；把φ４、４mｍ得记作T—１（1/4）。由半值角大小可以估计圆形发光强度角分布情况。从发光强度角分布图来分有三类