適用性:很小,每個(gè)單元 LED 小片是 3-5mm 的正方形,所以可以制備成各種形狀的器件,并且適合于易變的環(huán)境。 響應(yīng)時(shí)間:其白熾燈的響應(yīng)時(shí)間為毫秒級(jí), LED 燈的響應(yīng)時(shí)間為納秒級(jí)。 對(duì)環(huán)境污染:無有害金屬汞。
半導(dǎo)體發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)公差沒有激光器那么嚴(yán)格,而且無諧振腔。所以,所發(fā)出的光不是激光,而是熒光。LED是外加正向電壓工作的器件。在正向偏壓作用下,N區(qū)的電子將向正方向擴(kuò)散,進(jìn)入有源層,P區(qū)的空穴也將向負(fù)方向擴(kuò)散,進(jìn)入有源層。進(jìn)入有源層的電子和空穴由于異質(zhì)結(jié)勢(shì)壘的作用,而被封閉在有源層內(nèi),就形成了粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布。這些在有源層內(nèi)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布的電子,經(jīng)躍遷與空穴復(fù)合時(shí),將產(chǎn)生自發(fā)輻射光。
電致發(fā)光現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)于1923年,當(dāng)時(shí)并沒有引起人們的注意。隨著近代技術(shù)的發(fā)展,對(duì)發(fā)光器件提出了新的要求,希望發(fā)光管簡(jiǎn)單、可靠、壽命長(zhǎng)、價(jià)格低、小型化。所以自60年代開始電致發(fā)光的研究非常活躍。
原子、分子和某些半導(dǎo)體材料,能分別吸收和放出一定波長(zhǎng)的光或電磁波。根據(jù)固體能帶論,半導(dǎo)體中電子的能量狀態(tài)分為價(jià)帶和導(dǎo)帶,當(dāng)電子從一個(gè)帶中能態(tài)E1躍遷(轉(zhuǎn)移)到另一帶中的能態(tài)E2時(shí),就會(huì)發(fā)出或吸收一定頻率(υ)的光。υ與能量差(ΔE=E2-E1)成正比,即
光通信用 LED的發(fā)射波長(zhǎng)在光纖呈現(xiàn)低損耗的窗口區(qū)。0.8~0.9微米的GaAlAs-GaAs發(fā)光管和1.3~1.6微米的InGaAsP-InP發(fā)光管,波長(zhǎng)分別落在石英纖維的和第二個(gè)透明窗口。為了與纖維耦合,光可以從LED的一面或一邊提取。
在低壓(低于2伏)、小電流(幾十毫安至200毫安)下工作,功耗小、體積小、可直接與固體電路連接使用;穩(wěn)定、可靠、壽命長(zhǎng)(105~106小時(shí));調(diào)制方便,通過調(diào)制LED的電流來調(diào)制光輸出;光輸出響應(yīng)速度比較快(1~100兆赫);價(jià)格便宜。 應(yīng)用 LED可用作指示燈、文字-數(shù)字顯示、光耦合器件、光通信系統(tǒng)光源等。 LED光通量的計(jì)算 φ=2πì(1-cos?α)