作业帮LED的发光源是—PN结,是如何制成的?哪些是常用来制造LED的半导体材料?
来源：学生作业帮助网 编辑：作业帮 时间：2024/11/16 02:36:45
LED的发光源是—PN结,是如何制成的?哪些是常用来制造LED的半导体材料?
LED的发光源是—PN结,是如何制成的?哪些是常用来制造LED的半导体材料?
LED的发光源是—PN结,是如何制成的?哪些是常用来制造LED的半导体材料?
你的问题还挺多,要分开来慢慢解释.1、LED发光：要搞清楚这个问题,首先,你需要了解PN结的形成原理.PN结是一个“由P型和N型半导体材料组成的半导体器件”中,其P型与 N型半导体材料相互结合的部分.P型材料有着“多数可以移动的正电荷（空穴）”和 “少数固定不动的负电荷（负离子）”；N型材料有着“多数可以移动的负电荷（自由电子）”和 “少数固定不动的正电荷（正离子）”；当P型和N型材料接触时,通过结合处,P型材料中的正电荷向N型材料中扩散,而N型材料中的负电荷则向P型材料中扩散.这些扩散的正电荷 与 负电荷相遇而结合,原有的正电荷和负电荷（载流子）消失.因此在结合处的附近区域（结区）中,有一段距离缺少正电荷或负电荷（载流子）,但是在这一区域却分布着带电的固定电荷（固定不动的“负离子”或固定不动的“正离子”）,这一区域称为空间电荷区 .P 型半导体一边的没有参与扩散的“负离子” ,N 型半导体一边的没有参与扩散的“正离子”,在空间电荷区产生电场,这电场阻止载流子进一步扩散 ,达到平衡.（内建电场）在上面所述的基础上,就可以理解以下几个问题1、LED的发光,既不是PN结,也不是非PN结,而是当LED接通外部电源后,外来的载流子打破空间电荷区的平衡后产生的.因为空间电荷区有阻力,所以载流子要突破这个区域需要能量,当这个能量积累到一定的程度,载流子就可以由P区进入N区,这个进入的过程也是能量释放的过程,在这个过程中,载流子把电势能转换成了光能和热能.单个载流子所释放出的光能是极其微弱的,并且只是一闪而过,不能持续,所以要想有一个持续而又明亮的发光过程,就必须有一个持续的外部电源以及更多的载流子参与进来.因为这样的一个过程除了发光,同时还在发热,有发热则说明器件在进行有效工作的同时,自身还在产生消耗,这个消耗对器件本身有着老化和破坏的作用,因此,LED的寿命跟制作这个LED的材料还有它的工作环境有关系,通常所述的3万小时寿命是指在实验室的相对理想的环境下达到的,实际使用中没有这么长,甚至会因为过度的电压或电流而导致LED瞬间烧毁.光伏效应：光照并不是去导通PN结,在理解这个问题时,你要确定一点,“光”也是能量的一种形式.当光照射到已形成PN结的半导体材料上面,会让这个半导体材料获得一定的能量,这个能量导致P型和N型半导体材料产生出更多的载流子（空穴和自由电子）.因为在光照前,PN结已经形成,也就是内建电场也已形成,由于内建电场是有方向性的,所以光照形成的载流子（光生载流子）,会按照这个方向在内建电场中流动（空穴流向N,自由电子流向P）,这一动作导致了内建电场的减小.只要光照是持续的,那么,内建电场最终会小到能让光生载流子轻松的突破PN结,从而产生电流,这个时候,这个被光照的半导体材料就具备了能够对外提供电动势的能力.综上所述,在一个拥有PN结的半导体器件中,非PN结部分最大的作用就是产生PN结,只有PN结形成后,这个器件才能拥有上述光照或光电转换的功能.因此,PN结不存在“消耗完”这个概念,只要相结合的P型材料和N型材料还在,这个PN结会永远的存在下去,我们只是利用外力来突破这个PN结,从而达到我们需要的目的.至于半导体器件的寿命,这跟制造半导体器件的材料构成、制造工艺以及使用环境有关,厂商给出的寿命都是在特定的实验室环境下通过测试和推算得出的.（就好像一团泥巴,你用特定的水流量来冲击他,冲击时间是1分钟,完成后,这团泥巴被水冲掉了十分之一的重量,那么推算一下,这团泥巴在这个特定的水流量下,也许可以经受住10分钟的冲击,那我就说他在这个状态下的寿命是10分钟）