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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。
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。
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
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