发光二极体顺向偏压的操作.ppt

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1、發光二極體說明發光二極體的特性相關知識1單元2-8-1-4發光二極體(LightEmittingDiode，簡稱LED)：一種會發光的二極體元件當外加順向偏壓時，二極體會發光當外加逆向偏壓時，二極體不會發光發光二極體是由週期表中3-5價或2-6價兩種以上元素所合成的稱為化合物半導體2-8-1-4發光二極體說明發光二極體的特性相關知識2結構外觀符號工作原理發光二極體因使用材料不同，在不同材料間電子與電洞所在能階也不相同，而能階的高低決定電子電洞結合時所釋放能量的大小，因此，輻射的光可產生具有不同能量的光子，不同能量的光子所對應的即是不同波長的光（能量愈高，波長愈短），即發光二極體因製造材料不同，

2、而發出不同顏色的光發光二極體材料種類與發光特性2-8-1-4發光二極體說明發光二極體的特性相關知識3使用材料、發光顏色與順向電壓關係表2-8-1-4發光二極體說明發光二極體的特性相關知識4工作原理材料發光顏色順向電壓GaAs紅外線1.2VGaAsP紅光、黃光、橙光2VGaP綠光2.2VGaN藍光5VGaN+YAG白光4.1V發光二極體的發光程序如上圖所示，當工作在順向偏壓時，自由電子由N型區經PN接面到P型區與電洞復合，因傳導帶內的自由電子比價帶中之電洞具有較高的能階，當發生復合時，自由電子多餘的電能將轉成光與熱（輻射能）的型式釋出，因此，它發光的波長與能隙有非常密切的關係，與使用材料的能帶間

3、隙之能量成反比。2-8-1-4發光二極體說明發光二極體的特性相關知識5發光二極體順向偏壓的操作，順向特性說明如下：當外加順向偏壓電壓VD=0V時，因為順向偏壓VD<障壁電壓VK，發光二極體兩端電壓0V，順向電流ID=0A，所以發光二極體（LED）會不導通（OFF）且不會發亮。當外加順向偏壓電壓VD<障壁電壓VK時，因為順向偏壓VD<障壁電壓VK，發光二極體兩端電壓=外加順向偏壓電壓VD，順向電流ID=0A，所以發光二極體（LED）會不導通（OFF）且不會發亮。當外加順向偏壓電壓VD>障壁電壓VK時，因為順向偏壓VD>障壁電壓VK，發光二極體兩端電壓=障壁電壓VK，順向電流ID急遽增加，所以發光

4、二極體（LED）會導通（ON）而發亮。2-8-1-4發光二極體說明發光二極體的特性相關知識6發光二極體的發光輸出亮度，會隨順向電流（I）比例減少而發光亮度愈暗，反之亦會隨著順向電流（I）比例增加而發光亮度愈高，但發光亮度也會呈現飽和的現象，即亮度與順向電流呈線性正比關係。2-8-1-4發光二極體說明發光二極體的特性相關知識7在10mA的亮度正規化為1亮度與順向電流呈現性正比關係順向電壓降發光二極體的順向切入電壓較一般矽質或鍺質的二極體高，約為1.7～3.3V（視材料而定），即順向電壓降等於順向切入電壓，約為1.7～3.3V（視材料而定）2-8-1-4發光二極體說明發光二極體的特性相關知識8逆向

5、崩潰電壓發光二極體的逆向崩潰電壓較一般矽質或鍺質的二極體低，約為5~6V分類應用可見光電子產品指示燈交通號誌大型看板廣告牆分類類型應用不可見光短波長紅外線LED紅外線無線通訊一般遙控器長波長紅外線LED光纖通訊發光二極體的優點：消耗功率低、體積小、溫度低、壽命長及開關切換速度快發光二極體的應用：2-8-1-4發光二極體說明發光二極體的特性相關知識9負載線方程式：VS=IF×RS＋VF1.假設IF=0A，VF=VS2.若VF=0V，IF=VS/RS由上述兩式子中，得於特性區線上繪出負載線2-8-1-4發光二極體說明發光二極體的特性相關知識10定電壓等效電路分析法假設發光二極體的順向工作電壓VF

6、=2.2V由下圖發光二極體等效電路可計算2-8-1-4發光二極體說明發光二極體的特性相關知識11白光發光二極體係以氮化鎵銦（InGaN）材料所開發而成。2-8-1-4發光二極體說明發光二極體的特性相關知識12二波長白光發光二極體主要技術原理係以氮化鎵系列藍光晶片，加上塗在其表面及周圍的黃色螢光粉，利用藍光激發黃色螢光粉產生黃色光，同時也有部分藍光放射出來，即形成藍色光與黃色光混合的二波長之白光。三波長白光發光二極體主要技術原理以紫外光之氮化鎵系列發光二極體晶片，激發塗在其表面及周圍內含紅、綠與藍三色混合的螢光粉，使其產生三波長之白光，此種白光的光色較均勻，不會像二波長白光有偏黃或偏藍的現象。白

7、光發光二極體的優點壽命長（可達五萬小時以上）不發熱省電低電壓驅動安全又具環保（無汞污染），被喻為「綠色照明光源」的明日之星2-8-1-4發光二極體說明發光二極體的特性相關知識13