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JH3014側發光燈珠 |
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LED燈珠廣泛用于燈飾照明、LED大屏幕顯示、交通燈、裝飾、電腦、電子玩具禮品、交換機、電話機、廣告、城市光彩工程等諸多生產領域
電致發光現象發現于1923年，當時并沒有引起人們的注意。隨著近代技術的發展，對發光器件提出了新的要求，希望發光管簡單、可靠、壽命長、價格低、小型化。所以自60年代開始電致發光的研究非常活躍。
原子、分子和某些半導體材料，能分別吸收和放出一定波長的光或電磁波。根據固體能帶論，半導體中電子的能量狀態分為價帶和導帶，當電子從一個帶中能態E1躍遷(轉移)到另一帶中的能態E2時，就會發出或吸收一定頻率(υ)的光。υ與能量差(ΔE=E2-E1)成正比，即
此式稱為玻爾條件。式中h=6.626×10-34J·s。當發光二極管工作時，在正偏下，通常半導體的空導帶被通過結向其中注入的電子所占據，這些電子與價帶上的空穴復合，放射出光子，這就產生了光。發射的光子能量近似為特定半導體的導帶與價帶之間的帶隙能量。這種自然發射過程叫作自發輻射復合（圖1）。顯然，輻射躍遷是復合發光的基礎。注入電子的復合也可能是不發光的，即非輻射復合。在非輻射復合的情況下，導帶電子失去的能量可以變成多個聲子，使晶體發熱，這種過程稱為多聲子躍遷；也可以和價帶空穴復合，把能量交給導帶中的另一個電子，使其處于高能態，再通過熱平衡過程把多余的能量交給晶格，這種過程稱為俄歇復合。隨著電子濃度的提高，這種過程將變得更加重要。帶間躍遷時，輻射復合和非輻射復合的兩種過程相互競爭。有的發光材料表現為輻射復合占優勢。
LED的結構依應用和材料摻雜情況而異。用于可見光指示和顯示方面的LED,要求結構佳化以獲得率；用于光通信方面的LED,需要有高輻射度以把大功率耦合入纖維，還希望有較大的調制能力。用作指示燈和顯示器的LED的基本結構見圖2。
①提高內量子效率,要求盡量減少晶體缺陷和有害雜質；②提高外量子效率，結構要便于光收集、提取和發射；③可以用攜載信息的輸出電流直接對光輸出進行高速率的調制；④結構要有利于散熱，減少因結溫上升引起光功率下降；⑤要有高的輻射度，因此應用直接帶隙半導體和能夠在高電流密度下驅動的結構。
