今天小编要和大家分享的是半导体发光二极管简介 半导体发光二极管优点，接下来我将从简介，优点，发光机理，LED结构，这几个方面来介绍。
半导体发光二极管和半导体激光器类似，也是一个PN结，也是利用外电源向PN结注入电子来发光的。半导体发光二极管记作LED，是由P型半导体形成的P层和N型半导体形成的N层，以及中间的由双异质结构成的有源层组成。有源层是发光区，其厚度为0.1～0.2μm左右。
简介
半导体发光二极管的结构公差没有激光器那么严格，而且无谐振腔。所以，所发出的光不是激光，而是荧光。LED是外加正向电压工作的器件。在正向偏压作用下，N区的电子将向正方向扩散，进入有源层，p区的空穴也将向负方向扩散，进入有源层。进入有源层的电子和空穴由于异质结势垒的作用，而被封闭在有源层内，就形成了粒子数反转分布。这些在有源层内粒子数反转分布的电子，经跃迁与空穴复合时，将产生自发辐射光。
优点
半导体发光二极管的结构简单，体积小，工作电流小，使用方便，成本低，所以在光电系统中的应用极为普遍。
在正向偏置下，半导体pN结或与其类似的结构能够发出可见光或近红外光，这种把电能直接转换为光能的器件称为发光二极管，简称LED。
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。
电致发光现象发现于1923年，当时并没有引起人们的注意。随着近代技术的发展，对发光器件提出了新的要求，希望发光管简单、可靠、寿命长、价格低、小型化。所以自60年代开始电致发光的研究非常活跃。
发光机理
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。
LED结构
LED的结构依应用和材料掺杂情况而异。用于可见光指示和显示方面的LED,要求结构最佳化以获得高效率;用于光通信方面的LED,需要有高辐射度以把最大功率耦合入纤维，还希望有较大的调制能力。用作指示灯和显示器的LED的基本结构见图2。
半导体发光二极管
光通信用LED的发射波长必须在光纤呈现低损耗的窗口区。0.8～0.9微米的GaAlAs-GaAs发光管和1.3～1.6微米的InGaAsp-Inp发光管,波长分别落在石英纤维的第一和第二个透明窗口。为了与纤维耦合,光可以从LED的一面或一边提取。
对LED的要求
①提高内量子效率,要求尽量减少晶体缺陷和有害杂质;②提高外量子效率，结构要便于光收集、提取和发射;③可以用携载信息的输出电流直接对光输出进行高速率的调制;④结构要有利于散热，减少因结温上升引起光功率下降;⑤要有高的辐射度，因此必须应用直接带隙半导体和能够在高电流密度下驱动的结构。
LED的特点
在低压(低于2伏)、小电流(几十毫安至200毫安)下工作,功耗小、体积小、可直接与固体电路连接使用;稳定、可靠、寿命长(105～106小时);调制方便，通过调制LED的电流来调制光输出;光输出响应速度比较快(1～100兆赫);价格便宜。 应用 LED可用作指示灯、文字-数字显示、光耦合器件、光通信系统光源等。
LED光通量的计算
φ=2πì(1-cos?α)
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