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发光二极管介绍
       发光二极管简称为。由镓〔〕及砷〔〕、磷〔P〕的化合物制成的二极管，当电子及空穴复合时能辐射出可见光，因而可以用来制成发光二极管，在电路及仪器中作为指示灯，或者组成文字或数字显示。磷砷化镓二极管发红光，磷化镓二极管发绿光，碳化硅二极管发黄光。
       它是半导体二极管的一种，可以把电能转化成光能；常简写为。发光二极管及普通二极管一样是由一个结组成，也具有单向导电性。当给发光二极管加上正向电压后，从P区注入到N区的空穴与由N区注入到P区的电子，在结附近数微米内分别及N区的电子与P区的空穴复合，产生自发辐射的荧光。不同的半导体材料中电子与空穴所处的能量状态不同当电子与空穴复合时释放出的能量多少不同，释放出的能量越多，那么发出的光的波长越短。常用的是发红光、绿光或黄光的二极管。
       发光二极管的反向击穿电压约5伏。它的正向伏安特性曲线很陡，使用时必须串联限流电阻以控制通过管子的电流。限流电阻R可用下式计算：
             R＝〔E－〕／
式中E为电源电压，为的正向压降，为的一般工作电流。发光二极管的两根引线中较长的一根为正极，应按电源正极。有的发光二极管的两根引线一样长，但管壳上有一凸起的小舌，靠近小舌的引线是正极。
       及小白炽灯泡与氖灯相比，发光二极管的特点是：工作电压很低〔有的仅一点几伏〕；工作电流很小〔有的仅零点几毫安即可发光〕；抗冲击与抗震性能好，可靠性高，寿命长；通过调制通过的电流强弱可以方便地调制发光的强弱。由于有这些特点，发光二极管在一些光电控制设备中用作光源，在许多电子设备中用作信号显示器。把它的管心做成条状，用7条条状的发光管组成7段式半导体数码管，每个数码管可显示0～9十个数目字。
发光二极管的发光原理
     发光二极管是由Ⅲ-Ⅳ族化合物，如〔砷化镓〕、〔磷化镓〕、〔磷砷化镓〕等半导体制成的，其核心是结。因此它具有一般结的特性，即正向导通，反向 截止、击穿特性。此外，在一定条件下，它还具有发光特性。在正向电压下，电子由N区注入P区，空穴由P区注入N区。进入对方区域的少数载流子〔少子〕一局部及多数载流子〔多子〕复合而发光，如图1所示。
    假设发光是在P区中发生的，那么注入的电子及价带空穴直接复合而发光，或者先被发光中心捕获后，再及空穴复合发光。除了这种发光复合外，还有些电子被非发光中心〔这个中心介于导带、介带中间附近〕捕获，而后再及空穴复合，每次释放的能量不大，不能形成可见光。发光的复合量相对于非发光复合量的比例越大，光量子效率越高。由于复合是在少子扩散区内发光的，所以光仅在靠近结面数μm以内产生。理论与实践证明，光的峰值波长λ及发光区域的半导体材料禁带宽度Ｅg有关，即λ≈1240〔〕式中的单位为电子伏特〔〕。假设能产生可见光〔波长在380紫光～780红光〕，半导体材料的应在3.26～1.63之间。比红光波长长的光为红外光。现在已有红外、红、黄、绿及蓝光发光二极管，但其中蓝光二极管本钱、价格很高，使用不普遍。
发光二极管的检测
1．普通发光二极管的检测
〔1〕用万用表检测。利用具有×10kΩ挡的指针式万用表可以大致判断发光二极管的好坏。正常时，二极管正向电阻阻值为几十至200kΩ,反向电阻的值为∝。如果正向电阻值为0或为∞，反向电阻值很小或为0，那么易损坏。这种检测方法，不能实地看到发光管的发光情况，因为×10kΩ挡不能向提供较大正向电流。
如果有两块指针万用表〔最好同型号〕可以较好地检查发光二极管的发光情况。用一根导线将其中一块万用表的“+〞接线柱及另一块表的“-〞接线柱连接。余下的“-〞笔接被测发光管的正极〔P区〕，余下的“+〞笔接被测发光管的负极〔N区〕。两块万用表均置×10Ω挡。正常情况下，接通后就能正常发光。假设亮度很低，甚至不发光，可将两块万用表均拨至×1Ω假设，假设仍很暗，甚至不发光，那么说明该发光二极管性能不良或损坏。应注意，不能一开场测量就将两块万用表置于×1Ω，以免电流过大，损坏发光二极管。
〔2〕外接电源测量。用3V稳压源或两节串联的干电池及万用表〔指针式或数字式皆可〕可以较准确测量发光二极管的光、电特性。为此可按图10所示连接电路即可。如果测得在1.4～3V之间，且发光亮度正常，可以说明发光正常。如果测得0或≈3V，且不发光，说明发光管已坏。
2．红外发光二极管的检测
由于红外发光二极管，它发射1～3μm的红外光，人眼看不到。通常单只红外发光二极管发射功率只有数，不同型号的红外发光强度角分布也不一样。红外的正向压降一般为1.3～2.5V。正是由于其发射的红外光人眼看不见，所以利用上述可见光的检测法只能判定其结正、反向电学特性是否正常，而无法判定其发光情况正常否。为此，最好准备一只光敏器件〔如2、2型硅光电池〕作接收器。用万用表测光电池两端电压的变化情况。来判断红外加上适当正向电流后是否发射红外光。其测量电路如图11所示。
发光二极管的应用
        由于发光二极管的颜色、尺寸、形状、发光强度及透明情况等不同，所以使用发光二极管时应根据实际需要进展恰中选择。由于发光二极管具有最大正向电流、最大反向电压的限制，使用时，应保证不超过此值。为平安起见，实际电流应在0.6以下；应让可能出现的反向电压<0。6。被广泛用于种电子仪器与电子设备中，可作为电源指示灯、电平指示或微光源之用。红外发光管常被用于电视机、录像机等的遥控器中。
〔1〕利用高亮度或超高亮度发光二极管制作微型手电的电路如图5所示。图中电阻R限流电阻，其值应保证电源电压最高时应使的电流小于最大允许电流。
〔2〕
图6(a)、(b)、(c)分别为直流电源、整流电源及交流电源指示电路。
图(a)中的电阻≈〔〕；
图(b)中的R≈〔1.4〕;
图(c)中的R≈式中，——交流电压有效值。
〔3〕单电平指示电路。在放大器、振荡器或脉冲数字电路的输出端，可用表示输出信号是否正常，如图7所示。R为限流电阻。只有当输出电压大于的阈值电压时，才可能发光。
〔4〕单可充作低压稳压管用。由于正向导通后，电流随电压变化非常快，具有普通稳压管稳压特性。发光二极管的稳定电压在1.4～3V间，应根据需要进展选择，如图8所示。
〔5〕电平表。目前，在音响设备中大量使用电平表。它是利用多只发光管指示输出信号电平的，即发光的数目不同，那么表示输出电平的变化。图9是由5只发光二极管构成的电平表。当输入信号电平很低时，全不发光。输入信号电平增大时，首先1亮，再增大2亮……。
发光二极管的特性
1．极限参数的意义
〔1〕允许功耗:允许加于两端正向直流电压及流过它的电流之积的最大值。超过此值，发热、损坏。
〔2〕最大正向直流电流：允许加的最大的正向直流电流。超过此值可损坏二极管。
〔3〕最大反向电压：所允许加的最大反向电压。超过此值，发光二极管可能被击穿损坏。
〔4〕工作环境:发光二极管可正常工作的环境温度范围。低于或高于此温度范围，发光二极管将不能正常工作，效率大大降低。
2．电参数的意义
〔1〕光谱分布与峰值波长：某一个发光二极管所发之光并非单一波长，其波长大体按图2所示。由图可见，该发光管所发之光中某一波长λ0的光强最大，该波长为峰值波长。
〔2〕发光强度：发光二极管的发光强度通常是指法线〔对圆柱形发光管是指其轴线〕方向上的发光强度。假设在该方向上辐射强度为〔1/683〕时，那么发光1坎德拉〔符号为〕。由于一般的发光二强度小，所以发光强度常用坎德拉()作单位。
〔4〕半值角θ1/2与视角：θ1/2是指发光强度值为轴向强度值一半的方向及发光轴向〔法向〕的夹角。半值角的2倍为视角〔或称半功率角〕。
图3给出的二只不同型号发光二极管发光强度角分布的情况。中垂线〔法线〕的坐标为相对发光强度〔即发光强度及最大发光强度的之比〕。显然，法线方向上的相对发光强度为1，离开法线方向的角度越大，相对发光强度越小。由此图可以得到半值角或视角值。
〔5〕正向工作电流：它是指发光二极管正常发光时的正向电流值。在实际使用中应根据需要选择在0.6•以下。
〔6〕正向工作电压：参数表中给出的工作电压是在给定的正向电流下得到的。一般是在 20时测得的。发光二极管正向工作电压在1.4～3V。在外界温度升高时，将下降。
〔7〕特性：发光二极管的电压及电流的关系可用图4表示。在正向电压正小于某一值〔叫阈值〕时，电流极小，不发光。当电压超过某一值后，正向电流随电压迅速增加，发光。由曲线可以得出发光管的正向电压，反向电流及反向电压等参数。正向的发光管反向漏电流<10μA以下。
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