發光二極管同二極管

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發光二極體（英文：Light-Emitting Diode，簡稱LED）[1]是一種半導體元件。初時多用作為指示燈、顯示板等；隨著白光發光二極體的出現，也被用作照明。它是21世紀的新型光源，具有效率高、壽命長、不易破損等傳統光源無法與之比較的優點。加正向電壓時，發光二極體能發出單色、不連續的光，這是電致發光效應的一種。改變所採用的半導體材料的化學組成成分，可使發光二極體發出在近紫外線、可見光或紅外線的光。

原理

結合藍色、黃綠（草綠）色，以及高亮度的紅色LED等三者的頻譜特性曲線，三原色在FWHM頻譜中的頻寬約24奈米─27奈米。發光二極體是一種特殊的二極體。和普通的二極體一樣，發光二極體由半導體晶片組成，這些半導體材料會預先透過注入或攙雜等工藝以產生p、n架構。與其它二極體一樣，發光二極體中電流可以輕易地從p極（陽極）流向n極（負極），而相反方向則不能。兩種不同的載流子：空穴和電子在不同的電極電壓作用下從電極流向p、n架構。當空穴和電子相遇而產生複合，電子會跌落到較低的能階，同時以光子的模式釋放出能量。

它所發出的光的波長（決定顏色），是由組成p、n架構的半導體物料的禁帶能量決定。由於矽和鍺是間接帶隙材料，在這些材料在常溫下電子與空穴的複合是非輻射躍遷，此類躍遷沒有釋出光子，所以矽和鍺二極體不能發光。但在極低溫的特定溫度下則會發光，必須在特殊角度下才可發現，而該發光的亮度不明顯。發光二極體所用的材料都是直接帶隙型的，這些禁帶能量對應著近紅外線、可見光、或近紫外線波段的光能量。

發展初期，採用砷化鎵（GaAs）的發光二極體只能發出紅外線或紅光。隨著材料科學的進步，各種顏色的發光二極體，現今皆可製造。

二極體（英文：Diode），電子元件當中，一種具有兩個電極的裝置1，只允許電流由單一方向流過。許多的使用是應用其整流的功能。而變容二極體（Varicap Diode）則用來當作電子式的可調電容器。

大部分二極體所具備的電流方向性我們通常稱之為「整流（Rectifying）」功能。二極體最普遍的功能就是只允許電流由單一方向通過（稱為順向偏壓），反向時阻斷（稱為逆向偏壓）。因此，二極體可以想成電子版的逆止閥。然而實際上二極體並不會表現出如此完美的開與關的方向性，而是較為複雜的非線性電子特徵－這是由特定類型的二極體技術決定的。二極體使用上除了用做開關的方式之外還有很多其他的功能。

二極體的整流作用

半導體二極體的電流－電壓特性曲線。電壓在正的區域稱為順向偏壓。二極體具有陽極(anode)和陰極（Cathode）兩個端子（這些用語是來自於真空管），電流只能往單一方向流動。也就是說，電流可以從陽極流向陰極，不能從陰極流向陽極(單向性)。這種特性就被稱之為整流作用。在真空管內，藉由電極之間加上的電壓能夠讓熱電子從陰極到達陽極，因而有整流的作用。

半導體二極體中，有利用P型和N型兩種半導體接合面的PN結效應，也有利用金屬與半導體接合產生的肖特基效應達到整流作用的類型。若是PN結型的二極體，在P型側就是陽極，N型側則是陰極。

正向偏壓（Forward Bias）

正向偏壓時的PN結二極體二極體的陽極側施加正電壓，陰極側施加負電壓，這樣就稱為正向偏置，所加電壓為順向偏壓。如此N型半導體被注入電子，P型半導體被注入電洞。這樣一來，讓多數載流子過剩，空乏層縮小、消滅，正負載流子在PN接合部附近結合並消滅。整體來看，電子從陰極流向陽極（電流則是由陽極流向陰極）。在這個區域，電流隨著偏壓的增加也急遽地增加。伴隨著電子與電洞的再結合，兩者所帶有的能量轉變為熱（和光）的形式被放出。能讓正向電流通過的必要電壓被稱為開啟電壓，特定正向電流下二極體兩端的電壓稱為正向壓降。

反向偏壓（Reverse Bias）

反向偏壓時的PN結二極體在陽極側施加相對陰極負的電壓，就是反向偏置，所加電壓為逆向偏壓。這種情況下，因為N型區域被注入電洞，P型區域被注入電子，兩個區域內的主要載流子都變為不足，因此結合部位的空乏層變得更寬，內部的靜電場也更強，擴散電位也跟著變大。這個擴散電位與外部施加的電壓互相抵銷，讓反向的電流更難以通過。更多的細節請參閱「PN接面」條目。

實際的元件雖然處於反向偏壓狀態，也會有微小的反向電流（漏電流、漂移電流）通過。當反向偏壓持續增加時，還會發生隧道擊穿或雪崩擊穿或崩潰，發生急遽的電流增加。開始產生這種擊穿現象的（反向）電壓被稱為擊穿電壓或崩潰電壓。超過擊穿電壓以後反向電流急遽增加的區域被稱為擊穿區（崩潰區）。在擊穿區內，電流在較大的範圍內變化而二極體反向壓降變化較小。
接面電壓
當二極體的P-N接面處於正向偏壓時，必須有相當的電壓被用來貫通空乏區，導致形成一反向的電壓源，此電壓源的電壓值就稱為接面電壓，矽半導體的接面電壓約0.6V～0.7V，鍺半導體的約0.3～0.4V

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