那么,是什么决定了二极管发不同颜色的光?当一个电子从导带跃迁到价带就会辐射一个光子,这个光子的能量E就等于禁带宽度Eg,而光子的波长λ=1.24/Eg(μm),所以半导体的禁带宽度基本决定了二极管发光的颜色。

白光发光二极管发出的白光不是单色光,而是由多种光混合而成。常见的白光发光二极管使用的是氮化镓半导体材料,其禁带宽度约3.39eV,形成的pn结发的是蓝光(已通过杂质能级调节光子能量)。但是,在二极管中的pn结外面涂有一层黄光荧光粉,当蓝光打到黄光荧光粉上后,发光二极管就发出黄蓝光混合而成的白光。

发光二极管的发展历程

1907年,英国马可尼(Marconi)实验室的科学家Henry Round第一次推论半导体PN结在一定的条件下可以发出光。这个发现奠定了LED被发明的物理基础。

1927年,俄罗斯科学家奥列弗拉基洛谢夫独立制作了世界上第一颗LED,其研究成果曾先后在俄国、德国和英国的科学杂志上发表,可惜当时并没有人理睬他。

发光二极管的工作原理以及优缺点解析

1955年,美国无线电公司33岁的物理学家鲁宾·布朗石泰首次发现了砷化镓及其他半导体合金的红外放射作用并在物理上实现了二极管的发光,可惜发出的光不是可见光而是红外线,但这个贡献也很大了。

1961年,德州仪器公司(TI)的科学家鲍勃·布莱德和加里·皮特曼发现砷化镓在施加电子流时会释放红外光辐射。他们率先生产出了用于商业用途的红外LED并获得了砷化镓红外二极管的发明专利。不久,红外LED就被广泛应用于传感及光电设备当中。

1962年,美国通用电气公司(GE)一名34岁的普通研究人员尼克·何伦亚克发明了可以发出红色可见光的LED,被称为“发光二极管之父”,后来也获得了N多奖项。当时的LED还只能手工制造,而且每只的售价需要10美元。1963年,他离开通用电气公司,出任其母校美国伊利诺大学电机工程系教授,培养自己的接班人。

1972年,何伦亚克的学生乔治·克劳福德踏着前辈们的脚步发明了第一颗橙黄光LED,其亮度是先前红光LED的10倍,这标志着LED向着提高发光效率方向迈出的第一步。

20世纪70年代末期,LED已经出现了红、橙、黄、绿、翠绿等颜色,但依然没有蓝色和白色光的LED。因为只有发明出蓝光LED才可能实现全彩色LED显示,市场价值巨大,也是当时世界性的攻关难题。科学家们转而将重点放在了提高LED的发光效率上面。

20世纪70年代中期,LED可产生绿、黄、橙色光时,发光效为1流明/瓦,到了20世纪80年代中期对砷化镓和磷化铝的使用使得第一代高亮度红、黄、绿色光LED诞生,发光效率已达到10流明/瓦。