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LED原理

發光二極體（LED：LightEmittingDiode）是一種由半導體技術所製成的光源，是繼1950年代矽（Si）

半導體技術發達後，由三五族（III-V族）化合物半導體發展而成的。

LED的發光原理是利用半導體中的電子和電洞結合而發出光子，不同於燈泡需要在3000度以上的高溫下操

作，也不必像日光燈需使用高電壓激發電子束，LED和一般的電子元件相同，只需要2～4伏特（V）的電

壓，在常溫下就可以正常動作，因此其壽命也比傳統光源來得更長。

LED所發出的顏色，主要是取決於電子與電洞結合所釋放出來的能量高低，也就是由所用的半導體材料的

能隙所決定。同一種材料的波長都很接近，因此每一顆LED的光色都很純正，與傳統光源都混有多種顏色

相比，LED可說是一種數位化的光源。

LED大小可以因用途而隨意切割，常用的大小為0.3～1mm左右，跟傳統的燈泡或日光燈相比，體積相

對小得多。為了使用方便，LED通常都使用樹脂包裝，做成5mm左右的各種形狀，十分堅固耐震。

LED的製作過程與製作矽晶圓IC很相似，首先使用化學週期表中超高純度的III族元素：鋁（Al）、鎵（G

a）、銦（In），以及V族元素：氮（N）、磷（P）、砷（As）為材料，在高溫下反應成為化合物，經過單

晶生長技術，製程單晶棒，經過切割、研磨、拋光成為晶片，以之作為基板（substrate），再使用磊晶技

術將發光材料生長在基板上，完成的磊晶片，經過半導體鍍金和蝕刻的製程，細切加工成為LED晶粒。

LED发光原理及常识

在某些半导体材料的PN结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光

的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。PN结加反向电压，少数载流子难以注入，

故不发光。这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管，通称LED。

LED的发光颜色和发光效率与制作LED的材料和工艺有关，目前广泛使用的有红、绿、

蓝三种。由于LED工作电压低（仅1.5-3V），能主动发光且有一定亮度，亮度又能用电压

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（或电流）调节，本身又耐冲击、抗振动、寿命长（10万小时），所以在大型的显示设备中，

目前尚无其他的显示方式与LED显示方式匹敌。把红色和绿色的LED放在一起作为一个象

素制作的显示屏叫双色屏或彩色屏；把红、绿、兰三种LED管放在一起作为一个象素的显

示屏叫三色屏或全彩屏。制作室内LED屏的象素尺寸一般是2-10毫米，常常采用把几种

能产生不同基色的LED管芯封装成一体；室外LED屏的象素尺寸多为10-25毫米，每个

象素由若干个各种单色LED组成。双色象素一般由3红2绿组成，三色象素用2红1绿1

兰组成。

LED发光原理

LEDLightEmittingDiode(发光二极管)的缩写。是一种固态的半导体

器件，它可以直接把电转化为光。LED的心脏是一个半导体的晶片，

晶片的一端附在一个支架上，一端是负极，另一端连接电源的正极，

使整个晶片被环氧树脂封装起来。半导体晶片由两部分组成，一部分

是P型半导体，在它里面空穴占主导地位，另一端是N型半导体，

在这边主要是电子。但这两种半导体连接起来的时候，它们之间就形

成一个P-N结。当电流通过导线作用于这个晶片的时候，电子就会

被推向P区，在P区里电子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发

出能量，这就是LED发光的原理。而光的波长也就是光的颜色，是

由形成P-N结的材料决定的。

LED发光原理

发光二极管是由Ⅲ-Ⅳ族化合物，如GaAs（砷化镓）、GaP