为什么LED必须是二极管?

电器工程 引领 二极管
2022-01-08 18:37:56

我知道 LED 代表 Light Emitting Diode;但是为什么这个组件需要一个二极管才能发光呢?

我的问题假设我们到处看到的“LED”(用于照明、屏幕等)实际上是二极管——这个假设可能是错误的。

4个回答

现有的答案错过了问题的核心。

LED 必须是二极管,特别是因为电荷载流子在正向偏置二极管结中复合的方式释放了正确数量的能量以在可见光范围内产生光子。将电流通过一块没有二极管结的半导体只会产生热量。

半导体是直接带隙材料对于效率也很重要,因此能量不会损失给声子(晶体振动 - 热量)而不是光子。

普通的硅二极管也会发光,但由于带隙太低,发出的光子在红外范围内,肉眼看不见。此外,硅是一种间接带隙材料,这大大降低了其产生光子的效率。

为什么这个组件需要一个二极管才能发光?

通过能量守恒,光发射意味着功率输入。通过两根电线来传递电力是正常的,所以最简单的电动发光器有两个接线端子,即二极管。

两端半导体取代了具有两个电极(称为“二极管”)的两端管(真空管或充气管),这个名字一直沿用至今。过去的电致发光板也是发光的半导体,但不是在制造电子二极管的那种高科技装配线上生产的。所以,那些不叫二极管。

您周围的白色“LED”设备不是简单的半导体二极管,而是带有发出有用白光的二极管和荧光粉的结构,具有蓝色发光二极管和可转换蓝光的红色/橙色/黄色/绿色荧光粉。用于有效发光的透镜和其他特征很常见;LED 与其他实用的二极管不同,只是它们有两条线或连接端子。

LED代表Light Emitting Diode;但是为什么这个组件需要一个二极管才能发光呢?

因为 LED 是一种二极管,具有与普通固态二极管相同的特性。


我的问题假设我们到处看到的“LED”(用于照明、屏幕等)实际上是二极管——这个假设可能是错误的。

你的假设是正确的。


二极管是一种在一个方向上具有低电阻的电子元件。它是一种双电极(阳极和阴极)装置,其中从阴极到阳极的电子流是低电导的,而初级电子流是从阳极到阴极的高电导流。

最常见的二极管由结晶半导体材料(例如硅、锗和砷化镓、磷化铟、蓝宝石和石英)制成,这些材料掺杂有 p 型和 n 型杂质,它们由最简单的半导体构建块 pn 结隔开。

有许多类型的具有各种特性的二极管。正是 p 和 n 掺杂剂的特性及其对 pn 结电压-电流特性的影响将一种二极管与另一种二极管区分开来。

以上适用于包括 LED 在内的所有二极管。

在 LED 中,掺杂剂具有电致发光特性。当电子穿过 pn 结时,许多电子转化为称为光子的亚原子粒子。

发光二极管之所以称为二极管,是因为它们确实是半导体二极管,它也以紫外线、可见光和红外线的形式发射光子。

二极管是最简单的半导体器件。而且,最简单的半导体器件也可以发光。瞧!发光二极管!人们可能会称它为发光半导体器件 (LES),但这听起来就像一个真实的名字……太不酷了。

[编辑] 从下面的评论来看,存在没有二极管的半导体器件。但是,它们似乎是传感器,不发光。珀尔帖模块确实传递热量,但不会产生热量。因此,可以想象,未来可能会创造出一种不是二极管的发光半导体器件。但是,它可能会有一个新名称(不是二极管或 LED)。

因此,到目前为止,在电视屏幕和其他任何地方,如果它被称为 LED,那么光(光谱的可见或不可见部分)实际上来自 LED 本身。它是生产成本最低的高效光源。当然可能有“假 LED”......看起来像 LED 的霓虹灯或迷你白炽灯泡。我见过那些装着圣诞灯饰的,它们比真品便宜一点。