半導體發光二極管的結構公差沒有激光器那么嚴格,而且無諧振腔。所以,所發出的光不是激光,而是熒光。LED是外加正向電壓工作的器件。在正向偏壓作用下,N區的電子將向正方向擴散,進入有源層,P區的空穴也將向負方向擴散,進入有源層。進入有源層的電子和空穴由于異質結勢壘的作用,而被封閉在有源層內,就形成了粒子數反轉分布。這些在有源層內粒子數反轉分布的電子,經躍遷與空穴復合時,將產生自發輻射光。
發光是物體內部以某種方式儲存的能量轉化為光輻射的過程。發光物體的光輻射是材料中受激發的電子躍遷到基態時產生的。半導體(主要是元素周期表中Ⅲ族和Ⅴ族元素構成的化合物半導體)發光二極管屬于電流激發的電致發光器件。
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。
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