led中文名叫發(fā)光二極管，led可在電路及儀器中作為指示燈，或者組成文字或數(shù)字顯示。砷化鎵二極管發(fā)紅光，磷化鎵二極管發(fā)綠光，碳化硅二極管發(fā)黃光，氮化鎵二極管發(fā)藍光。因化學(xué)性質(zhì)又分有機發(fā)光二極管oled和無機發(fā)光二極管led。那么二極管原理是什么？二極管分類有哪些？
半導(dǎo)體發(fā)光器件包括半導(dǎo)體發(fā)光二極管（簡稱led）、數(shù)碼管、符號管、米字管及點陣式顯示屏（簡稱矩陣管）等。事實上，數(shù)碼管、符號管、米字管及矩陣管中的每個發(fā)光單元都是一個發(fā)光二極管。
一、半導(dǎo)體發(fā)光led工作原理、特性及應(yīng)用
（一）led發(fā)光原理
led發(fā)光二極管與普通二極管一樣是由一個pn結(jié)組成，也具有單向?qū)щ娦?。?dāng)給發(fā)光二極管加上正向電壓后，從p區(qū)注入到n區(qū)的空穴和由n區(qū)注入到p區(qū)的電子，在pn結(jié)附近數(shù)微米內(nèi)分別與n區(qū)的電子和p區(qū)的空穴復(fù)合，產(chǎn)生自發(fā)輻射的熒光。不同的半導(dǎo)體材料中電子和空穴所處的能量狀態(tài)不同。當(dāng)電子和空穴復(fù)合時釋放出的能量多少不同，釋放出的能量越多，則發(fā)出的光的波長越短。常用的是發(fā)紅光、綠光或黃光的二極管。led發(fā)光二極管的反向擊穿電壓大于5伏。它的正向伏安特性曲線很陡，使用時必須串聯(lián)限流電阻以控制通過二極管的電流。
led發(fā)光二極管的核心部分是由p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體組成的晶片，在p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體之間有一個過渡層，稱為pn結(jié)。在某些半導(dǎo)體材料的pn結(jié)中，注入的少數(shù)載流子與多數(shù)載流子復(fù)合時會把多余的能量以光的形式釋放出來，從而把電能直接轉(zhuǎn)換為光能。pn結(jié)加反向電壓，少數(shù)載流子難以注入，故不發(fā)光。當(dāng)它處于正向工作狀態(tài)時（即兩端加上正向電壓），電流從led陽極流向陰極時，半導(dǎo)體晶體就發(fā)出從紫外到紅外不同顏色的光線，光的強弱與電流有關(guān)。
（二）led的特性
1.極限參數(shù)的意義
（1）允許功耗pm:允許加于led兩端正向直流電壓與流過它的電流之積的最大值。超過此值，led發(fā)熱、損壞。
（2）最大正向直流電流ifm：允許加的最大的正向直流電流。超過此值可損壞二極管。
（3）最大反向電壓vrm：所允許加的最大反向電壓。超過此值，發(fā)光二極管可能被擊穿損壞。
（4）工作環(huán)境topm:發(fā)光二極管可正常工作的環(huán)境溫度范圍。低于或高于此溫度范圍，發(fā)光二極管將不能正常工作，效率大大降低。
2.電參數(shù)的意義
（1）光譜分布和峰值波長：某一個發(fā)光二極管所發(fā)之光并非單一波長，其波長大體按圖2所示。由圖可見，該發(fā)光管所發(fā)之光中某一波長λ0的光強最大，該波長為峰值波長。
（2）發(fā)光強度iv：發(fā)光二極管的發(fā)光強度通常是指法線（對圓柱形發(fā)光管是指其軸線）方向上的發(fā)光強度。若在該方向上輻射強度為（1/683）w/sr時，則發(fā)光1坎德拉（符號為cd）。由于一般 led的發(fā)光二強度小，所以發(fā)光強度常用坎德拉（mcd）作單位。
（3）光譜半寬度δλ：它表示發(fā)光管的光譜純度。是指圖3中1/2峰值光強所對應(yīng)兩波長之間隔。
（4）半值角θ1/2和視角：θ1/2是指發(fā)光強度值為軸向強度值一半的方向與發(fā)光軸向（法向）的夾角。半值角的2倍為視角（或稱半功率角）。
圖3給出的二只不同型號發(fā)光二極管發(fā)光強度角分布的情況。中垂線（法線）ao的坐標為相對發(fā)光強度（即發(fā)光強度與最大發(fā)光強度的之比）。顯然，法線方向上的相對發(fā)光強度為1，離開法線方向的角度越大，相對發(fā)光強度越小。由此圖可以得到半值角或視角值。
（5）正向工作電流if：它是指發(fā)光二極管正常發(fā)光時的正向電流值。在實際使用中應(yīng)根據(jù)需要選擇if在0.6·ifm以下。
（6）正向工作電壓vf：參數(shù)表中給出的工作電壓是在給定的正向電流下得到的。一般是在if=20ma時測得的。發(fā)光二極管正向工作電壓vf在1.4～3v。在外界溫度升高時，vf將下降。
（7）v-i特性：發(fā)光二極管的電壓與電流的關(guān)系可用圖4表示。
在正向電壓正小于某一值（叫閾值）時，電流極小，不發(fā)光。當(dāng)電壓超過某一值后，正向電流隨電壓迅速增加，發(fā)光。由v-i曲線可以得出發(fā)光管的正向電壓，反向電流及反向電壓等參數(shù)。正向的發(fā)光管反向漏電流ir<10μa以下。
（三）led的分類
1、按發(fā)光管發(fā)光顏色分
按發(fā)光管發(fā)光顏色分，可分成紅色、橙色、綠色（又細分黃綠、標準綠和純綠）、藍光等。另外，有的發(fā)光二極管中包含二種或三種顏色的芯片。根據(jù)發(fā)光二極管出光處摻或不摻散射劑、有色還是無色，上述各種顏色的發(fā)光二極管還可分成有色透明、無色透明、有色散射和無色散射四種類型。散射型發(fā)光二極管和達于做指示燈用。
2、按發(fā)光管出光面特征分
按發(fā)光管出光面特征分圓燈、方燈、矩形、面發(fā)光管、側(cè)向管、表面安裝用微型管等。
圓形燈按直徑分為φ2mm、φ4.4mm、φ5mm、φ8mm、φ10mm及φ20mm等。國外通常把φ3mm的發(fā)光二極管記作t-1；把φ5mm的記作t-1（3/4）；把φ4.4mm的記作t-1（1/4）。由半值角大小可以估計圓形發(fā)光強度角分布情況。從發(fā)光強度角分布圖來分 有三類：
（1）高指向性。一般為尖頭環(huán)氧封裝，或是帶金屬反射腔封裝，且不加散射劑。半值角為5°～20°或更小，具有很高的指向性，可作局部照明光源用，或與光檢出器聯(lián)用以組成自動檢測系統(tǒng)。
（2）標準型。通常作指示燈用，其半值角為20°～45°。
（3）散射型。這是視角較大的指示燈，半值角為45°～90°或更大，散射劑的量較大。
3、按發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)分
按發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)分有全環(huán)氧包封、金屬底座環(huán)氧封裝、陶瓷底座環(huán)氧封裝及玻璃封 裝等結(jié)構(gòu)。
4、按發(fā)光強度和工作電流分
按發(fā)光強度和工作電流分有普通亮度的led（發(fā)光強度<10mcd）；超高亮度的led（發(fā)光強度>100mcd）；把發(fā)光強度在10～100mcd間的叫高亮度發(fā)光二極管。一般led的工作電流在十幾ma至幾十ma，而低電流led的工作電流在2ma以下（亮度與普通發(fā)光管相同）。
除上述分類方法外，還有按芯片材料分類及按功能分類的方法。
（四）led的應(yīng)用
由于發(fā)光二極管的顏色、尺寸、形狀、發(fā)光強度及透明情況等不同，所以使用發(fā)光二極管時應(yīng)根據(jù)實際需要進行恰當(dāng)選擇。由于發(fā)光二極管具有最大正向電流ifm、最大反向電壓vrm的限制，使用時，應(yīng)保證不超過此值。為安全起見，實際電流if應(yīng)在0.6ifm以下；應(yīng)讓可能出現(xiàn)的反向電壓vr<0。6vrm。led被廣泛用于種電子儀器和電子設(shè)備中，可作為電源指示燈、電平指示或微光源之用。紅外發(fā)光管常被用于電視機、錄像機等的遙控器中。
（1）利用高亮度或超高亮度發(fā)光二極管制作微型手電的電路如圖5所示。圖中電阻r限流電阻，其值應(yīng)保證電源電壓最高時應(yīng)使led的電流小于最大允許電流ifm。
（2）圖6（a）、（b）、（c）分別為直流電源、整流電源及交流電源指示電路。
圖（a）中的電阻≈（e-vf）/if；
圖（b）中的r≈（1.4vi-vf）/if;
圖（c）中的r≈vi/if式中，vi——交流電壓有效值。
（3）單led電平指示電路。在放大器、振蕩器或脈沖數(shù)字電路的輸出端，可用led表示輸出信號是否正常，如圖7所示。r為限流電阻。只有當(dāng)輸出電壓大于led的閾值電壓時，led才可能發(fā)光。
（4）單led可充作低壓穩(wěn)壓管用。由于led正向?qū)ê螅娏麟S電壓變化非?？?，具有普通穩(wěn)壓管穩(wěn)壓特性。發(fā)光二極管的穩(wěn)定電壓在1.4～3v間，應(yīng)根據(jù)需要進行選擇vf，如圖8所示。
（5）電平表。目前，在音響設(shè)備中大量使用led電平表。它是利用多只發(fā)光管指示輸出信號電平的，即發(fā)光的led數(shù)目不同，則表示輸出電平的變化。圖9是由5只發(fā)光二極管構(gòu)成的電平表。當(dāng)輸入信號電平很低時，全不發(fā)光。輸入信號電平增大時，首先led1亮，再增大led2亮……
（五）發(fā)光二極管的檢測
1、普通發(fā)光二極管的檢測
（1）用萬用表檢測
利用具有×10kω擋的指針式萬用表可以大致判斷發(fā)光二極管的好壞。正常時，二極管正向電阻阻值為幾十至200kω，反向電阻的值為∝。如果正向電阻值為0或為∞，反向電阻值很小或為0，則易損壞。這種檢測方法，不能實地看到發(fā)光管的發(fā)光情況，因為×10kω擋不能向led提供較大正向電流。
如果有兩塊指針萬用表（最好同型號）可以較好地檢查發(fā)光二極管的發(fā)光情況。用一根導(dǎo)線將其中一塊萬用表的“+”接線柱與另一塊表的“-”接線柱連接。余下的“-”筆接被測發(fā)光管的正極（p區(qū)），余下的“+”筆接被測發(fā)光管的負極（n區(qū)）。兩塊萬用表均置×10ω擋。
正常情況下，接通后就能正常發(fā)光。若亮度很低，甚至不發(fā)光，可將兩塊萬用表均撥至×1ω若，若仍很暗，甚至不發(fā)光，則說明該發(fā)光二極管性能不良或損壞。應(yīng)注意，不能一開始測量就將兩塊萬用表置于×1ω，以免電流過大，損壞發(fā)光二極管。
（2）外接電源測量
用3v穩(wěn)壓源或兩節(jié)串聯(lián)的干電池及萬用表（指針式或數(shù)字式皆可）可以較準確測量發(fā)光二極管的光、電特性。為此可按圖10所示連接電路即可。如果測得vf在1.4～3v之間，且發(fā)光亮度正常，可以說明發(fā)光正常。如果測得vf=0或vf≈3v，且不發(fā)光，說明發(fā)光管已壞。
2、紅外發(fā)光二極管的檢測
由于紅外發(fā)光二極管，它發(fā)射1～3μm的紅外光，人眼看不到。通常單只紅外發(fā)光二極管發(fā)射功率只有數(shù)mw，不同型號的紅外led發(fā)光強度角分布也不相同。紅外led的正向壓降一般為1.3～2.5v。正是由于其發(fā)射的紅外光人眼看不見，所以利用上述可見光led的檢測法只能判定其pn結(jié)正、反向電學(xué)特性是否正常，而無法判定其發(fā)光情況正常否。為此，最好準備一只光敏器件（如2cr、2dr型硅光電池）作接收器。用萬用表測光電池兩端電壓的變化情況。來判斷紅外led加上適當(dāng)正向電流后是否發(fā)射紅外光。其測量電路如圖11所示。
二、led發(fā)光二極管并檔使用
在led的應(yīng)用領(lǐng)域中，經(jīng)常會遇到幾顆led同時并聯(lián)使用的情況，由于led自身電壓、波長、亮度的不一致，許多顆二極管并聯(lián)在一起使用會有顏色不一致，亮度明暗不一樣等情況，故在使用時需考慮如下原則，以免造成使用效果不理想：
在同一個產(chǎn)品中，盡可能使用同一個檔次的產(chǎn)品，若不能滿足則考慮下述幾條
同一產(chǎn)品中，保持led的電壓（vf）一致的前提下，考慮同一波長，相鄰亮度檔的產(chǎn)品，如藍色有343#、443#、543#、533#、433#，若用443#的不夠時，則并用543#或343#。
視客戶產(chǎn)品的質(zhì)量狀況，原則上同一產(chǎn)品，盡可能不要跨檔；如343#與543#盡可能不要用在同一產(chǎn)品上。
如第2條仍無法滿足的前提下，則考慮led電壓相同、波長相鄰、亮度相鄰/同第2條舉例雷同。
僅串聯(lián)線路則重點考慮以波長一致，電壓一致之先后順序考慮。
在產(chǎn)品使用需多個排列時，不同產(chǎn)品則重點考慮波長一致，亮度一致的先后順序排列。
我司產(chǎn)品在發(fā)貨時均是采用自動分光機來分光、分色、分電壓，一般同一包裝袋內(nèi)均為同一個檔次之產(chǎn)品。
以上僅為led并檔使用的推薦辦法，在實際生產(chǎn)中，用戶則可以根據(jù)自己產(chǎn)品的特點進行相應(yīng)的調(diào)整或以其它的辦法使用。
三、應(yīng)用常識
led焊接條件
（1）烙鐵焊接：烙鐵（最高30w）尖端溫度不超過300℃；焊接時間不超過3秒；焊接位置至少離膠體2毫米。
（2）波峰焊：浸焊最高溫度260℃；浸焊時間不超過5秒；浸焊位置至少離膠體2毫米。
引腳成形方法
（1）必需離膠體2毫米才能折彎支架。
（2）支架成形必須用夾具或由專業(yè)人員來完成。
（3）支架成形必須在焊接前完成。
（4）支架成形需保證引腳和間距與線路板上一致。
四、清洗
當(dāng)用化學(xué)品清洗膠體時必須特別小心，因為有些化學(xué)品對膠體表面有損傷并引起褪色如三氯乙烯、丙酮等?？捎靡掖疾潦谩⒔n，時間在常溫下不超過3分鐘。
五、靜電防護
靜電和電流的急劇升高將會對led產(chǎn)生損害，ingan系列產(chǎn)品使用時請使用防靜電裝置，如防護帶和手套。
注意：使用時人體放電模式hbm<1000v；機器放電模式<100v。