发光二极管的结构 发光二极管串联电阻的计算方法

发光二极管，简称为LED，是一种常用的发光器件，通过电子与空穴复合释放能量发光，它在照明领域应用广泛。

发光二极管的结构

发光二极管的结构和构造与普通半导体信号二极管有很大不同。当发光二极管的PN结处于正向偏压时，它就会发光。PN结由透明的固体塑料环氧树脂半球形壳体覆盖，可保护发光二极管免受大气干扰、振动和热冲击PN结使用最低带隙材料形成，如砷化镓、磷化砷化镓、磷化镓、氮化铟镓、氮化铝镓、碳化硅等。

实际上，LED结发出的光量并不多，因此环氧树脂主体的构造可以使LED结发出的光子从周围的基板基底反射出去，并通过LED的圆顶聚焦，圆顶本身就像一个透镜，集中了较多的光量。

这就是发光二极管顶部发出的光看起来最亮的原因。

通常，发射红色光的发光二极管是在砷化镓基底上制造的，而发射绿色/黄色/橙色光的二极管则是在磷化镓基底上制造的。为了发射红色光，N型层掺杂了碲 (Te)，P型层掺杂了锌。接触层分别在P-侧和N-侧使用铝和铝锡形成。

LED的设计通过以下方式确保大部分电荷载流子的重组发生在PN结的表面。

● 通过增加衬底掺杂浓度，使额外的少数电荷载流子电子移动到结构顶部，在LED表面重组并发光。

● 通过增加电荷载流子的扩散长度，即L= √ Dτ，其中D为扩散系数，τ为电荷载流子寿命。当增大到超过临界值时，释放的光子就有可能被重新吸收到器件中。

当二极管连接在正向偏压下时，电荷载流子会获得足够的能量来克服PN结上存在的势垒电位。每当施加正向偏压时，P型和N型的少数电荷载流子都会注入结内，并与多数载流子重新结合。多数电荷载流子和少数电荷载流子的这种重组可能是辐射性的，也可能是非辐射性的。辐射性重组会发光，而非辐射性重组则会产生热量。

发光二极管串联电阻计算

当发光二极管与电阻串联时，它就能很好地工作，因此发光二极管所需的正向电流由串联电阻两端的电源电压提供。串联电阻的阻值可按下式计算。通常认为普通LED的正向电流为20mA。