§2光源半导体发光二极管(LEDLight-EmittingDiode)六、半导体发光二极管光源早在1962年出现，早期只能发出低光度的红光，时至今日能发出的光已遍及可见光、红外线及紫外线。而用途也由初时作为指示灯、显示板等到已被广泛的应用于显示器、电视机采光装饰和照明。LED发光效率超过300lm/W，白炽灯的效率16lm/W，荧光灯的效率70lm/W。LED发光效率超过300lm/W，白炽灯的效率16lm/W，荧光灯的效率70lm/W。六、半导体发光二极管光源2014年的诺贝尔物理学奖授予了日本物理学家赤崎勇、天野浩和日裔美籍物理学家中村修二以表彰他们在LED上所作的研究。白光蓝光黄光紫光ABCD提交单选题1分发光二极管是一种注入电致发光器件，它由P型和N型半导体组合而成。其发光机理常分为PN结注入发光与异质结注入发光两种。六、半导体发光二极管光源1）PN结注入发光PN结处于平衡时，存在一定的势垒区，当加正偏压时，PN结区势垒降低，从扩散区注入的大量非平衡载流子不断地复合发光，并主要发生在p区。1.发光二极管的发光机理六、半导体发光二极管光源电子的迁移率远大于空穴的迁移率（通常高20倍左右）。电子的迁移率远大于空穴的迁移率（通常高20倍左右）。2）异质结注入发光为提高载流子注入效率，采用异质结结构。由于p区和n区的禁带宽度不相等，当加上正向电压时两个势垒均减小，但P区的势垒减小多，两区的价带几乎相同，空穴就不断向n区扩散。对n区电子，势垒仍然较高，不能注入p区。禁带宽的p区成为注入源，禁带窄的n区成为载流子复合发光的发光区。由于n区所发射的光子能量hv比EG2小得多，它进入p区不会引起本征吸收而直接透射出去。六、半导体发光二极管光源两种不同半导体相接触形成的界面区域开启电压：1～2V工作电流：5~50mA六、半导体发光二极管光源2.发光强度—电流特性2.发光强度—电流特性在正向配置电压的作用下流过发光二极管PN节的正向电流If使注入到PN结内的载流子在P区复合而发光，其发光强度IV为vvnfIIv为发光二极管的发光效率，n>1六、半导体发光二极管光源发光二极管发光强度基本与流过的电流If成正比。说明可以通过控制电流If对LED发出的光强IV进行控制。由于发光二极管的正向伏安特性曲线在发光区呈现为I=I0exp(qU/nkT)指数形式，并且1＜n＜2较小0vvvv0exp(/)exp(/)nnffIIIqUkTIqUkT2.发光强度—电流特性光强IV与PN结电压U是指数关系，通过控制PN结两端电压方式控制发光强度不可取。六、半导体发光二极管光源3.发光光谱和发光效率例如GaAs红外发光二极管的禁带宽度在室温下为1.4eV，发光峰值波长为0.86～0.9μm。对异质结发光二极管，禁带宽度由元素的组分量决定，如GaAs1-xPx，最佳组分x＝0.4，发光峰值波长为0.65～0.66μm。改变组分量x可以改变发光峰值波长。1)光谱LED发射光谱的峰值波长由材料的禁带宽度决定。LghE单位μm六、半导体发光二极管光源2)发光效率发光二极管发射的光通量与输人电功率之比表示发光效率，单位lm/W。发光效率由内部量子效率与外部量子效率两个参数决定。内部量子效率可表示为ieoinnn六、半导体发光二极管光源ne0为P结N每秒发出的光子数，ni为每秒注入到LED的电子数。光子通过半导体，一部分被吸收，一部分在到达界面后因遇到高折射率材料而产生全反射，再被晶体吸收，造成发射效率降低。inexnnex提高外部量子效率的措施：①用比空气折射率高的透明物质如环氧树脂（n2=1.55）涂敷在发光二极管上；②把晶体表面加工成半球形；③用禁带较宽的晶体作为衬底，以减少晶体对光吸收。六、半导体发光二极管光源外部量子效率单位时间发射到外部的光子数nex注入到器件的电子-空穴对数nin几种典型发光二极管的发光效率与发光波长名称峰值波长(μm）外部量子效率%可见光发光效率(lm/W)禁带宽度Eg(eV)数变值平均值GaAs0.6P0.4红光Ga0.65Al0.35As红光GaP:EnO红光GaP:N绿光GaP:NN黄光GaP纯绿光GaAs0.35P0.65:N红光GaAs0.15P0.85:N黄光0.650.660.790.5680.590.5550.6380.5890.50.5120.70.10.660.50.20.20.212.30.05～0.15_0.020.20.050.380.272.44.20.450.40.950.901.91.91.772.192.12.051.962.1(a)稳定发光(b)脉冲调制发光(c)模拟调...
