关于发光二极管介绍

[拼音]：faguang erjiguan

[外文]：light emitting diode

缩写为LED。是一种利用半导体同质PN结、异质PN结、金属-半导体(MS)结、金属-绝缘体-半导体(MIS)结制成的发光器件。它的工作原理和某些电学特性与一般晶体二极管相同，而使用的晶体材料不同。要获得可见光范围内的LED，必须要求晶体材料的禁带宽度大于1.9eV。利用同质PN结制成的LED，其颜色和效率列于表中。

利用异质结制作LED时，由于采用不同材料，在设计上具有更大的灵活性，器件性能也更加多样化，但往往因为材料结构和点阵常数不一致，也难以选择合适的材料和制备良好的界面匹配。目前已有的异质结不下几十种，大致可分为两类：一类是半导体与半导体接触；另一类是半导体与非半导体接触。前一类可制成异质PN结，例如ZnSe/ZnTe，ZnSexTe1-x/ZnSeyTe1-y，这种LED的颜色可呈黄、绿、蓝绿色，与其组分有关，但制备起来困难，不容易得到均匀的发光，最高外量子效率低于1％。后一类是宽禁带材料，制成的是MIS结或 MS结，例如用GaNMIS制成的LED，施加7.5伏电压，在10毫安下可得到2毫烛光的蓝光，光谱峰值为4900┱，外量子效率为3×10-4；ZnSeMIS结的LED，在2～4伏，20～30毫安的室温条件下能发出谱峰为4655┱的蓝光，并有足够的亮度。ZnSMS结在反向偏置时，能在室温观察到红、橙、绿、蓝各种颜色。

上述可见光LED的优点是工作电压低，耗电量小（10毫安下就足够亮），易和集成电路匹配，驱动简单；性能稳定可靠，工作寿命长，有的可达105～109小时；与普通光源比较，单色性好，光源半宽度约为 200～1000埃；能在同一平面内显示，视角大视差小；重量轻，体积小；发光响应速度快（-6～10-9秒）。缺点是，价格高，外量子效率一般较低，不易获得蓝紫光，显示图像分辨率低，难以作成大面积显示。这些优缺点，使它只能广泛地用作小型仪表的指示灯，各种小型仪表的数字、文字和符号显示、收录机和电视机调谐指示等。

除了可见LED之外，光电耦合和光纤通信中应用的红外LED也得到了很大的进展，目前都是利用PN结发光。用红外LED制成的光电耦合器电流传输效率高(3％～70％)，响应速度快（2～5微秒）。例如用 GaAs红外LED光电二极管和集成放大器组成的高速光电耦合器传输延迟时间低于100×10-9秒，上升时间低于 80×10-9秒，输入与输出之间绝缘电压高达1500伏，绝缘电阻在1010欧以上。光纤通信用的高辐射红外LED，与半导体激光器相比具有成本低线性好，温度稳定性好，失效率小，使用寿命长等优点，缺点是辐射图形发射角大，光谱半宽度大，与光纤耦合困难。不过在短距离的光纤通信中 LED仍是很有用的光源。目前这类较成熟的红外LED是GaAs/GaAlAs双异质结或单质结器件，光谱峰约在8500埃，室温寿命达106小时，平面结构的外量子效率已达34％，球状封装的达40％，输出功率大于 5毫瓦。目前还在发展长波长的LED，例如InGaAs，GaAsSb和InGaAsP等材料的LED，预计也会得到很好的应用。

参考文章

• 如何检单色测发光二极管?电气技术
• 什么是发光二极管（LED）?新能源技术
• 发光二极管的简介?电气技术