发光二极管工作原理及应用演示幻灯片.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,发光二极管,二极管,1,二极管,单向导电,why?,2,需要简单了解的东西,半导体,P,型半导体,N,型半导体,PN,结,3,半导,体,导电能力介于导体和绝缘体之间,物质根据其导电能力（电阻率）分,半导,体,绝缘,体,导,体,1.,半导体,4,最常用的半导体材料,锗,硅,5,+14,2,8,4,Si,硅原子结构示意图,+32,2,8,18,Ge,锗原子结构示意图,4,原子结构示意图,+4,硅、锗原子的简化模型,6,平面结构,立体结构,+4,+4,+4,+4,+4,+4,+4,+4,+4,2.,本征半导体,本征半导体就是,完全纯净的,半导体,(,提纯的晶体,),7,本征激发产生电子和空穴,自由电子,空穴,+4,+4,+4,+4,+4,+4,+4,+4,+4,载流子,8,+4,+4,+4,+4,+4,+4,+4,+4,+4,U,在外电场作用下,9,+4,+4,+4,+4,+4,+4,+4,+4,+4,U,在外电场作用下,10,+4,+4,+4,+4,+4,+4,+4,+4,+4,U,在外电场作用下,11,+4,+4,+4,+4,+4,+4,+4,+4,+4,U,在外电场作用下,12,+4,+4,+4,+4,+4,+4,+4,+4,+4,U,价电子填补空穴而使空穴移动，形成,空穴电流,在外电场作用下,13,但是本征半导体中的自由电子和空穴的数量极少，所以可以在里面掺入微量杂质（元素），使其导电性能增强。,所以就有了,P,型半导体和,N,型半导体,14,P,型半导体,（,掺入,3,个价电子元素,）,元素周期表,P,型半导体,简化模型,多数载流子,少数载流子,15,N,型半导体,（,5,价）,元素周期表,多数载流子,电子,少数载流子,空穴,N,型半导体,简化模型,16,PN,结,P,型半导体和,N,型半导体结合面的特殊薄层,17,平衡情况下的,PN,结,P,型区,N,型区,内建电场,PN,结,(2),随着内电场由弱到强的建立,少子漂移从无到有,逐渐加强,而扩散运动逐渐减弱,形成平衡的,PN,结。,(1),多子的扩散运动产生空间电荷区建立内电场,1,、,PN,结,(,PN Junction,),的形成,多子的扩散,多子的扩散,动画演示,18,平衡情况下的,PN,结,2,、,内建电位差或内建电压,：,热平衡情况下，,PN,结的宽度一定，在,PN,结两端存在的电压。,P,型区,内建电场,PN,结,19,1,、,PN,结的,正向,特性（外加正向电压）,P,N,内电场,外电场,正向电流,I,F,A,、正向偏压的接法：,P,区接高电位，,N,区接低电位,B,、正向偏压削弱内电场，有利多子的扩散运动，使,PN,结空间电荷区变窄；,C,、,正向偏压时，,PN,结为导通状态，外电路电流,I,F,很大，,PN,结呈现的正向电阻很小,限流电阻,R,U,PN,结为导通状态,动画演示,20,D,、反向偏压,PN,结为截止状态，外电路电流接近为,O,，,PN,结呈现的反向电阻很大,P,N,内电场,反向电流,I,R,A,、反向偏压的接法：,P,区接低电位，,N,区接高电位,B,、反向偏压内电场增强，不利多子扩散运动，有利于少子的漂移运动，形成反向电流,I,R,，,I,R,很小，硅管为纳安数量级，锗管为微安数量级。,限流电阻,R,外电场,U,I,少子,PN,结为截止状态,2,、,PN,结的反向特性（外加反向电压）,C,、反向偏压，使,PN,结空间电荷区变宽。,D,、反向偏压,PN,结为截止状态，外电路电流接近为,O,，,PN,结呈现的反向电阻很大,21,二极管,将,PN,结加上相应的电极引线和管壳，就成为二极管,22,二极管的伏安特性,I,F,/mA,正向电流,10,40,30,20,0.2,0.6,0.4,1.0,0.8,U,F,/V,U,R,/V,I,R,/,A,反向电流,反向电压,正向电压,I,S,击穿电压,U,BR,外加正向电压很小时，正向电流很小几乎为,0,，正向电压超过一定数值时，二极管导通，电流增大很快。导通时，二极管两端会产生正向压降，硅管一般是,0.60.7V,，锗管约,0.20.3V,23,发光二极管的工作原理,工作原理,半导体发光二极管的结构,示意图,P,N,P-N,结,光输出,发光二极管,（,light emitting diode,，,LED,），是利用正向偏置,PN,结中电子与空穴的复合辐射发光的，是,自发辐射发光,。,光的颜色视做成,PN,结的材料和发光的波长而定，而波长与材料浓度有关。如采用磷砷化镓可以发出红光或黄光；采用磷化镓 则发出绿光,元素周期表,24,LED,应用,1,、指示灯、信号灯,2,、数字显示用显示器,利用,LED,进行数字显示，有点矩阵型和字段型两种方式。,图,2.1.4-1,点矩阵型数字显示,图,2.1.4-2,字段型数字显示,树脂,反射框,引线框架,LED,芯片,扩散片,25,3,、平面显示器,LED,用于平面显示，其优点是：,LED,为固体元件，可靠性高，可以做,大型显示器,。,4,、光源,LED,除用做显示器件外，还可用做各种装置、系统的光源。比如电视机遥控器的光源。,26,发光二极管特性,压降 不同颜色,LED,灯 压降不同 一般是,1.8v3V,工作电流,20mA,27,28,29,返回,30,