LED如何发光？

所有的发光二极管都叫做发光二极管，简称节能灯。发光二极管的高效率、节能和低成本使其很快取代了以前的白炽灯。在目前的市场上很难看到以前的白炽灯。发光二极管的家用和商用越来越普遍。这样一盏神奇的节能灯是如何照亮地球的？它能发出什么光？

事实上，发光二极管的核心器件是我们经常听说的半导体。

发光二极管结构

半导体分类

在了解了发光二极管的结构之后，我们将重点讨论半导体，它是发光二极管的核心部分。顾名思义，半导体一半导电，另一半不导电，但这样说不太合适。可以理解，它的导电性介于导体和绝缘体之间。此外，半导体可分为P型和N型半导体。P型和N型半导体的区别在于它们的掺杂成分不同。半导体包含少数“空穴”(空穴实际上并不存在，它们只是带正电荷的虚粒子)和多个“电子”(带负电荷)。一般来说，P型半导体中包含的少数载流子“空穴”多于多载流子电子，而N型半导体中的多载流子电子多于少数载流子“空穴”。

为什么发光二极管能发光

当我们给两个半导体施加电压时，一个半导体中的电子在电场的作用下耗尽，另一个半导体中的空穴也在电场的作用下耗尽。当空穴和电子在两个半导体之间的间隙相遇时，就会发生“电子-空穴对”的湮灭现象，即“电子-空穴对”消失。根据能量和动量守恒定律，它们被转换成光子对，其他形式的能量(如热能)可能同时释放。我们之所以能看到发光二极管在一定电压后发光，是因为半导体中“电子-空穴对”的湮灭效应。

发光二极管可以发出几种光。

半导体具有能带结构。不同的半导体有不同的能带结构。理论上，我们总能找到一些理想的材料来使发光二极管发出不同颜色的光，但实际上，由于材料和其他原因，我们只能让发光二极管发出有限数量的颜色的光。2015年诺贝尔奖授予日本中村修二和其他国家，以表彰他们对高效蓝色发光二极管的杰出贡献。显然，要让蓝色发光二极管发光是非常困难的，因为要合成能发出蓝色发光二极管的半导体材料是很困难的。

随着物理学及相关学科的快速发展，越来越多的高效、廉价、节能的多色发光二极管将得到有效开发。