半導(dǎo)體中的電子能夠吸收一定的外部能量而從低能級向高能級躍遷。處于激A1186N發(fā)態(tài)的電子在躍遷回較低能級,并以光輻射的形式釋放出能量。整個(gè)發(fā)光現(xiàn)象可分為三個(gè)過程:

   價(jià)帶的電子在外來的能量(順向偏壓)作用下,被激發(fā)至導(dǎo)帶,同時(shí)價(jià)帶在失去電子后留下空穴,最終形成電子-空穴對;②受激發(fā)的電子在導(dǎo)帶中相互碰撞,損失一部分能量而接近導(dǎo)帶的最低能級;③處于導(dǎo)帶最低能級的電子躍遷回價(jià)帶,'與價(jià)帶中的空穴復(fù)合,在電子空穴復(fù)合過程中,能量以光的形式輻射出去。

   半導(dǎo)體發(fā)光二極管是一種借外加電壓向pˉ結(jié)注入電子而發(fā)射出光(電能一光)的光電半導(dǎo)體器件,這一電致發(fā)光現(xiàn)象屬于半導(dǎo)體中的直接發(fā)光。Pn結(jié)是p型半導(dǎo)體與n型半導(dǎo)體在交界面形成的空間電荷區(qū),如圖5-3所示。少n結(jié)具有單向?qū)щ娦?是組成半導(dǎo)體發(fā)光二極管的最基本元素。當(dāng)發(fā)光二極管工作時(shí),p型半導(dǎo)體接電源正極,n型半導(dǎo)體接電源負(fù)極,使得少n結(jié)處于正向偏置,n型半導(dǎo)體中的電子將向正方向遷移與p型半導(dǎo)體中負(fù)方向遷移的空穴經(jīng)躍遷復(fù)合,而在p型和n型半導(dǎo)體結(jié)合界面處(p ll結(jié))產(chǎn)生輻射光。由于不同材料其導(dǎo)帶電子和價(jià)帶空穴所處的能級不同,兩者間的能級差稱為帶隙。帶隙的大小決定了發(fā)射光的波長,寬帶隙材料產(chǎn)生較短波長(較高能量)的光,如藍(lán)光、紫外光等;窄帶隙材料產(chǎn)生較長波長(較低能量)的光,如紅光、紅外光。選擇不同帶隙的材料作為發(fā)光二極管就能夠產(chǎn)生藍(lán)、綠、黃、橙、紅等不同顏色的可見光及到紅外、紫外等不可見光。人眼所能看見的光波長范圍為400nm~700nm,作為注入式可見光LED,其典型材料禁帶寬度應(yīng)大于1cV。