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發光二極管(LED)的工作原理
 


      發光二極管,通常稱為LED,是在電子學世界里面的真正無名英雄。它們做了許多不同工作和在各種各樣的設備都可以看見它的存在。
      基本上,發光二極管只是一個微小的電燈泡。但不像常見的白熾燈泡,發光二極管沒有燈絲,而且又不會特別熱。它單單是由半導體材料里的電子移動而使它發光。
     二極管是半導體設備中的一種最常見的器件,大多數半導體最是由攙雜半導體材料制成(原子和其它物質)發光二極管導體材料通常都是鋁砷化稼,在純鋁砷化稼中,所有的原子都完美的與它們的鄰居結合,沒有留下自由電子連接電流。在攙雜物質中,額外的原子改變電平衡,不是增加自由電子就是創造電子可以通過的空穴。這兩樣額外的條件都使得材料更具傳導性。帶額外電子的半導體叫做N型半導體,由于它帶有額外負電粒子,所以在N型半導體材料中,自由電子是從負電區域向正電區域流動。帶額外“電子空穴”的半導體叫做P型半導體,由于帶有正電粒子。電子可以從另一個電子空穴跳向另一個電子空穴,從從負電區域向正電區域流動。因此,電子空穴本身就顯示出是從正電區域流向負電區域。二極管是由N型半導體物質與P型半導體物質結合,每端都帶電子。這樣排列使電流只能從一個方向流動。當沒有電壓通過二極管時,電子就沿著過渡層之間的匯合處從N型半導體流向P型半導體,從而形成一個損耗區。在損耗區中,半導體物質會回復到它原來的絕緣狀態--所有的這些“電子空穴”都會被填滿,所有就沒有自由電子或電子真空區和電流不能流動。
      為了除掉損耗區就必須使N型向P型移動和空穴應反向移動。為了達到目的,連接二極管N型一方到電流的負極和P型就連接到電流的正極。這時在N型物質的自由電子會被負極電子排斥和吸引到正極電子。在P型物質中的電子空穴就移向另一方向。當電壓在電子之間足夠高的時候,在損耗區的電子將會在它的電子空穴中和再次開始自由移動。損耗區消失,電流流通過二極管。
      如果嘗試使電流向其它方向流動,P型端就邊接到電流負極和N型連接到正極,這時電流將不會流動。N型物質的負極電子被吸引到正極電子。P型物質的正極電子空穴被吸引到負極電子。因為電子空穴和電子都向錯誤的方向移動所以就沒有電流流通過匯合處,損耗區增加。


 





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