的相關(guān)介紹，并著重對發(fā)光二極管的正向電壓與反向電壓的區(qū)分進(jìn)行了詳細(xì)的描述。

發(fā)光二極管

發(fā)光二極管簡稱為led。由含鎵（ga）、砷（as）、磷（p）、氮（n）等的化合物制成。

當(dāng)電子與空穴復(fù)合時(shí)能輻射出可見光，因而可以用來制成發(fā)光二極管。在電路及儀器中作為指示燈，或者組成文字或數(shù)字顯示。砷化鎵二極管發(fā)紅光，磷化鎵二極管發(fā)綠光，碳化硅二極管發(fā)黃光，二極管發(fā)藍(lán)光。因化學(xué)性質(zhì)又分有機(jī)發(fā)光二極管和無機(jī)發(fā)光二極管led。

原理

它是半導(dǎo)體二極管的一種，可以把電能轉(zhuǎn)化成光能。發(fā)光二極管與普通二極

管一樣是由一個(gè)pn結(jié)組成，也具有單向?qū)щ娦?。?dāng)給發(fā)光二極管加上正向電壓后，從p區(qū)注入到n區(qū)的空穴和由n區(qū)注入到p區(qū)的電子，在pn結(jié)附近數(shù)微米內(nèi)分別與n區(qū)的電子和p區(qū)的空穴復(fù)合，產(chǎn)生自發(fā)輻射的熒光。不同的半導(dǎo)體材料中電子和空穴所處的能量狀態(tài)不同。當(dāng)電子和空穴復(fù)合時(shí)釋放出的能量多少不同，釋放出的能量越多，則發(fā)出的光的波長越短。常用的是發(fā)紅光、綠光或黃光的二極管。發(fā)光二極管的反向擊穿電壓大于5伏。它的正向伏安特性曲線很陡，使用時(shí)必須串聯(lián)限流電阻以控制通過二極管的電流。限流電阻r可用下式計(jì)算：

r=（e－uf）/if

式中e為電源電壓，uf為led的正向壓降，if為led的正常工作電流。發(fā)光二極管的核心部分是由p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體組成的晶片，在p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體之間有一個(gè)過渡層，稱為pn結(jié)。在某些半導(dǎo)體材料的pn結(jié)中，注入的少數(shù)載流子與多數(shù)載流子復(fù)合時(shí)會把多余的能量以光的形式釋放出來，從而把電能直接轉(zhuǎn)換為光能。pn結(jié)加反向電壓，少數(shù)載流子難以注入，故不發(fā)光。這種利用注入式電致發(fā)光原理制作的二極管叫發(fā)光二極管，通稱led。 當(dāng)它處于正向工作狀態(tài)時(shí)（即兩端加上正向電壓），電流從led陽極流向陰極時(shí)，半導(dǎo)體晶體就發(fā)出從紫外到紅外不同顏色的光線，光的強(qiáng)弱與電流有關(guān)。

特點(diǎn)

電壓

led使用低壓電源，供電電壓在直流3-24v之間，根據(jù)產(chǎn)品不同而異，也有少數(shù)dc36v、dc40v等，所以它是一個(gè)比使用高壓電源更安全的電源，特別適用于公共場所。

效能

消耗能量較同光效的白熾燈減少80%左右，較節(jié)能燈減少40%左右。

適用性

體積很小，每個(gè)單元led小片是3-5mm的正方形，所以可以制備成各種形狀的器件，并且適合于易變的環(huán)境

穩(wěn)定性

10萬小時(shí)，光衰為初始的50%

響應(yīng)時(shí)間

其白熾燈的響應(yīng)時(shí)間為毫秒級，led燈的響應(yīng)時(shí)間為納秒級

環(huán)境污染

不含有害金屬汞等

顏色

發(fā)光二極管方便地通過化學(xué)修飾方法，調(diào)整材料的能帶結(jié)構(gòu)和禁帶寬度，實(shí)現(xiàn)紅黃綠藍(lán)橙多色發(fā)光。紅光管工作電壓較小，顏色不同的紅、橙、黃、綠、藍(lán)的發(fā)光二極管的工作電壓依次升高。

價(jià)格

led的價(jià)格越來越平民化，因led省電的特性，也許不久的將來，人們都會把白熾燈換成led燈。我國部分城市公路、學(xué)校、廠區(qū)等場所已換裝完led路燈、節(jié)能燈等。

發(fā)光二極管正向和反向電壓的電路圖

通過簡單的實(shí)驗(yàn)說明二極管的正向特性和反向特性。

1. 正向特性。

在電子電路中，將二極管的正極接在高電位端，負(fù)極接在低電位端，二極管就會導(dǎo)通，這種連接方式，稱為正向偏置。必須說明，當(dāng)加在二極管兩端的正向電壓很小時(shí)，二極管仍然不能導(dǎo)通，流過二極管的正向電流十分微弱。只有當(dāng)正向電壓達(dá)到某一數(shù)值（這一數(shù)值稱為“門檻電壓”，鍺管約為0.2v，硅管約為0.6v）以后，二極管才能直正導(dǎo)通。導(dǎo)通后二極管兩端的電壓基本上保持不變（鍺管約為0.3v，硅管約為0.7v），稱為二極管的“正向壓降”。

2. 反向特性。

在電子電路中，二極管的正極接在低電位端，負(fù)極接在高電位端，此時(shí)二極管中幾乎沒有電流流過，此時(shí)二極管處于截止?fàn)顟B(tài)，這種連接方式，稱為反向偏置。二極管處于反向偏置時(shí)，仍然會有微弱的反向電流流過二極管，稱為漏電流。當(dāng)二極管兩端的反向電壓增大到某一數(shù)值，反向電流會急劇增大，二極管將失去單方向?qū)щ娞匦裕@種狀態(tài)稱為二極管的擊穿。

正向不一定發(fā)光（要達(dá)到閾值），反向不發(fā)光

發(fā)光二極管是由ⅲ-ⅳ族化合物，如gaas（砷化鎵）、gap（磷化鎵）、gaasp（磷砷化鎵）等半導(dǎo)體制成的，其核心是pn結(jié)。因此它具有一般p-n結(jié)的i-n特性，即正向?qū)ǎ聪颡そ刂埂舸┨匦?。此外，在一定條件下，它還具有發(fā)光特性。在正向電壓下，電子由n區(qū)注入p區(qū)，空穴由p區(qū)注入n區(qū)。進(jìn)入對方區(qū)域的少數(shù)載流子（少子）一部分與多數(shù)載流子（多子）復(fù)合而發(fā)光。

假設(shè)發(fā)光是在p區(qū)中發(fā)生的,那么注入的電子與價(jià)帶空穴直接復(fù)合而發(fā)光,或者先被發(fā)光中心捕獲后，再與空穴復(fù)合發(fā)光。除了這種發(fā)光復(fù)合外，還有些電子被非發(fā)光中心（這個(gè)中心介于導(dǎo)帶、介帶中間附近）捕獲，而后再與空穴復(fù)合，每次釋放的能量不大，不能形成可見光。發(fā)光的復(fù)合量相對于非發(fā)光復(fù)合量的比例越大，光量子效率越高。由于復(fù)合是在少子擴(kuò)散區(qū)內(nèi)發(fā)光的，所以光僅在靠近pn結(jié)面數(shù)μm以內(nèi)產(chǎn)生。

發(fā)光二極管電壓與顏色關(guān)系圖

發(fā)光二極管正向電壓與反向電壓的區(qū)別

正向電壓就是工作電壓，就是發(fā)光二極管工作時(shí)，燈兩端的電壓值，這個(gè)電壓值跟電流有關(guān)系！上圖中，用140ma電流供電時(shí)，發(fā)光二極管正向電壓是3.0v。

負(fù)向電壓就是發(fā)光二極管的反向擊穿電壓，就是發(fā)光二極管接反后，超過這個(gè)電壓可能會燒壞！有時(shí)給led供電的電路是交流電，這時(shí)就要注意負(fù)向電壓！一般在直流電工作中，發(fā)光二極管的負(fù)向電壓可以忽略不管！上圖中，發(fā)光二極管反接5v電壓時(shí)，漏電電流是0.00ua。

發(fā)光二極管有二極管特性，電流升高到150ma，電壓可能也是3.00v，也可能是3.02v。這個(gè)值不是一定的，有可能電流加到1000ma，電壓也只有3.00v。白燈的電壓會高一點(diǎn)，正向工作電壓一般在2.7-3.3v。紅燈的工作電壓還不到2.0v。藍(lán)燈與綠燈電壓又不一樣！

結(jié)語

關(guān)于發(fā)光二極管正向和反向電壓的相關(guān)介紹就到這了，如有不足之處歡迎指正。