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發光二極體說明發光二極體的特性相關知識,1,單元2-8-1-4,發光二極體(Light Emitting Diode，簡稱LED)：,一種會發光的二極體元件當外加順向偏壓時，二極體會發光當外加逆向偏壓時，二極體不會發光發光二極體是由週期表中3-5價或2-6價兩種以上元素所合成的稱為化合物半導體,2-8-1-4 發光二極體說明發光二極體的特性相關知識,2,結構,外觀,符號,工作原理,發光二極體因使用材料不同，在不同材料間電子與電洞所在能階也不相同，而能階的高低決定電子電洞結合時所釋放能量的大小，因此，輻射的光可產生具有不同能量的光子，不同能量的光子所對應的即是不同波長的光（能量愈高，波長愈短），即發光二極體因製造材料不同，而發出不同顏色的光,發光二極體材料種類與發光特性,2-8-1-4 發光二極體說明發光二極體的特性相關知識,3,使用材料、發光顏色與順向電壓關係表,2-8-1-4 發光二極體說明發光二極體的特性相關知識,4,工作原理,發光二極體的發光程序如上圖所示，當工作在順向偏壓時，自由電子由N型區經PN接面到P型區與電洞復合，因傳導帶內的自由電子比價帶中之電洞具有較高的能階，當發生復合時，自由電子多餘的電能將轉成光與熱（輻射能）的型式釋出，因此，它發光的波長與能隙有非常密切的關係，與使用材料的能帶間隙之能量成反比。,2-8-1-4 發光二極體說明發光二極體的特性相關知識,5,發光二極體順向偏壓的操作，順向特性說明如下：當外加順向偏壓電壓VD=0V時，因為順向偏壓VD障壁電壓VK時，因為順向偏壓VD障壁電壓VK，發光二極體兩端電壓=障壁電壓VK，順向電流ID急遽增加，所以發光二極體（LED）會導通（ON）而發亮。,2-8-1-4 發光二極體說明發光二極體的特性相關知識,6,發光二極體的發光輸出亮度，會隨順向電流（I）比例減少而發光亮度愈暗，反之亦會隨著順向電流（I）比例增加而發光亮度愈高，但發光亮度也會呈現飽和的現象，即亮度與順向電流呈線性正比關係。,2-8-1-4 發光二極體說明發光二極體的特性相關知識,7,在10mA的亮度正規化為1,亮度與順向電流呈現性正比關係,順向電壓降,發光二極體的順向切入電壓較一般矽質或鍺質的二極體高，約為1.73.3V（視材料而定），即順向電壓降等於順向切入電壓，約為1.73.3V（視材料而定）,2-8-1-4 發光二極體說明發光二極體的特性相關知識,8,逆向崩潰電壓,發光二極體的逆向崩潰電壓較一般矽質或鍺質的二極體低，約為56V,發光二極體的優點：消耗功率低、體積小、溫度低、壽命長及開關切換速度快發光二極體的應用：,2-8-1-4 發光二極體說明發光二極體的特性相關知識,9,負載線方程式：VS=IF RS VF1.假設IF=0A，VF=VS 2.若VF=0V，IF=VS/RS由上述兩式子中，得於特性區線上繪出負載線,2-8-1-4 發光二極體說明發光二極體的特性相關知識,10,定電壓等效電路分析法,假設發光二極體的順向工作電壓VF=2.2V由下圖發光二極體等效電路可計算,2-8-1-4 發光二極體說明發光二極體的特性相關知識,11,白光發光二極體,係以氮化鎵銦（InGaN）材料所開發而成。,2-8-1-4 發光二極體說明發光二極體的特性相關知識,12,二波長白光發光二極體,主要技術原理係以氮化鎵系列藍光晶片，加上塗在其表面及周圍的黃色螢光粉，利用藍光激發黃色螢光粉產生黃色光，同時也有部分藍光放射出來，即形成藍色光與黃色光混合的二波長之白光。,三波長白光發光二極體,主要技術原理以紫外光之氮化鎵系列發光二極體晶片，激發塗在其表面及周圍內含紅、綠與藍三色混合的螢光粉，使其產生三波長之白光，此種白光的光色較均勻，不會像二波長白光有偏黃或偏藍的現象。,白光發光二極體的優點,壽命長（可達五萬小時以上）不發熱省電低電壓驅動安全又具環保（無汞污染），被喻為綠色照明光源的明日之星,2-8-1-4 發光二極體說明發光二極體的特性相關知識,13,