BCM硬件設計的平臺化和半導體化(上)

　　2.1.2 阻性負載LED

　　LED即發光二極管(light emitting diode)，是一種可以將電能轉化為光能的具有二極管特性的半導體光源。LED基本結構為一塊電致發光的PN結，封裝在環氧樹脂中，通過針腳作為正負電極并起到支撐作用，有表貼和插件兩種封裝。發光二極管的結構主要由PN結芯片、電極和光學系統組成。當在電極上加上正向偏壓之后，使電子和空穴分別注入P區和N區，當非平衡少數載流子與多數載流子復合時，就會以輻射光子的形式將多余的能量轉化為光能。其發光過程包括三個部分：正向偏壓下的載流子注入、復合輻射和光能傳輸。圖3所示是典型的LED結構圖。

　　LED發光顏色由材料決定，材料不一樣導致了不同的顏色。發光管發出白色是幾種顏色的混合，不能直接發出白光。理論和實踐證明，光的峰值波長λ與發光區域的半導體材料禁帶寬度Eg有關，即：λ≈1240/Eg(mm) 式中Eg的單位為電子伏特(eV)。若能產生可見光(波長在380nm紫光～780nm紅光)，半導體材料的Eg應在3.26～1.63eV之間。比紅光波長長的光為紅外光。現在已有紅外、紅、黃、綠及藍光發光二極管，但其中藍光二極管成本、價格很高，使用較少。LED的一個重要參數是正向導通電壓VF，這個值一般是定義在正向導通電流在20mA下。不同顏色LED的正向導通電壓不一樣，如圖4所示。表2總結了各種顏色LED的波長、正向電壓、材料和發光顏色間的關系。可以看出，波長越小，正向電壓越大。