半导体

发光二极管

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当一个球从高架子滚落到地面,它会“咚”的一声把能量交出来。在发光二极管内部,电子做的事情类似,却更干净利落:它从高能态跌落到低能态,放出的不是一声闷响,而是一道光的闪烁。推足够多的电子跨过去,你就得到稳定的发光。

发光二极管是用特殊材料做成、在正向偏置下工作的 p-n 结,于是 n 侧的电子和 p 侧的空穴被驱赶到一起,在结处复合。每一次复合都以光子——光的粒子——的形式放出一份能量。关键在于:材料带隙的大小决定了每个光子携带多少能量,因而也就决定了它的颜色:带隙越宽,光越偏蓝;带隙越窄,光越偏红。

发光二极管之所以重要,是因为它把电转化为光的效率远高于古老的灼丝灯泡——后者把大部分能量白白浪费成热。它支撑着现代的照明、屏幕和遥控器;而补齐三原色的蓝光二极管,更在 2014 年荣获诺贝尔奖。一个诚实的提醒:普通的硅并不适合做发光二极管——它的带隙放出能量时大多变成热而非光——所以发光二极管要依靠氮化镓、砷化镓这类化合物半导体。

红色发光二极管常用砷磷化镓制成,蓝色的则用氮化镓。把红、绿、蓝三色二极管按合适的亮度混合,你的眼睛就把这混合读作白色——发光二极管屏幕和白光灯泡正是这样调出各种色彩的。

材料的带隙决定颜色;颜色相混便得白光。

许多“白光”发光二极管内部其实并不真白——它们是涂了一层黄色荧光粉的蓝光二极管,荧光粉吸收一部分蓝光、再发出黄光,于是合成的光在眼里看起来是白的。

又称
LED发光二极管