半导体发光 与电致发光有什么不同

半导体发光是这样的：发光二极管的发光部位分成两个区域，P区域里富含空穴——价带顶部里的电子空轨道，N区中富含处于导带底部的几乎是自由的电子；两区域的分界处称为PN结，平常这里空穴与自由电子都很少，称为耗尽层；一旦在两区加上正向电压，自由电子和空穴都会向耗尽层逼近，当它们相遇时，自由电子就可能跳进空穴里，多余的能量就以光的形式发出。激光二极管大体类似——都是电子与空穴的复合，不同的是它还有光谐振和光放大，使得光更纯更亮。

电致发光是这样的：发光材料中有发光中心（一种参杂元素），也有近自由的电子，这些电子在外加电场的加速下撞击发光中心的原子，使得其中的电子激发到高能级，这些电子退激返回低能态时，就以光的形式释放出多余的能量。

半导体发光与电致发光的区别主要就是：前者中的电子本来就处于高能级的导带底部，外加电场的作用是推动这些电子进逼耗尽层，在那里跳进本来就低的能级——价带顶部的空轨道；而后者中，外加电场是要先加速近自由的电子，使其具有足够的动能，然后去激发发光中心里本处于低能级的电子，然后退激发光。后者所需电压往往比前者大不少，因为加速需要较强的电场。

原子、分子和某些半导体材料，能分别吸收和放出一定波长的光或电磁波。根据固体能带论，半导体中电子的能量状态分为价带和导带，当电子从一个带中能态E1跃迁(转移)到另一带中的能态E2时，就会发出或吸收一定频率(υ)的光。υ与能量差(ΔE=E2-E1)成正比，即

υ=ΔE/h (Hz)

此式称为玻尔条件。式中h=6.626×10-34J·s。当发光二极管工作时，在正偏下，通常半导体的空导带被通过结向其中注入的电子所占据，这些电子与价带上的空穴复合，放射出光子，这就产生了光。发射的光子能量近似为特定半导体的导带与价带之间的带隙能量。这种自然发射过程叫作自发辐射复合（图1）。显然，辐射跃迁是复合发光的基础。注入电子的复合也可能是不发光的，即非辐射复合。在非辐射复合的情况下，导带电子失去的能量可以变成多个声子，使晶体发热，这种过程称为多声子跃迁；也可以和价带空穴复合，把能量交给导带中的另一个电子，使其处于高能态，再通过热平衡过程把多余的能量交给晶格，这种过程称为俄歇复合。随着电子浓度的提高，这种过程将变得更加重要。带间跃迁时，辐射复合和非辐射复合的两种过程相互竞争。有的发光材料表现为辐射复合占优势。

发光是物体内部以某种方式储存的能量转化为光辐射的过程。发光物体的光辐射是材料中受激发的电子跃迁到基态时产生的。半导体（主要是元素周期表中Ⅲ族和Ⅴ族元素构成的化合物半导体）发光二极管属于电流激发的电致发光器件。

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