半导体中的电子能够吸收一定的外部能量而从低能级向高能级跃迁。处于激A1186N发态的电子在跃迁回较低能级,并以光辐射的形式释放出能量。整个发光现象可分为三个过程:

   价带的电子在外来的能量(顺向偏压)作用下,被激发至导带,同时价带在失去电子后留下空穴,最终形成电子-空穴对;②受激发的电子在导带中相互碰撞,损失一部分能量而接近导带的最低能级;③处于导带最低能级的电子跃迁回价带,'与价带中的空穴复合,在电子空穴复合过程中,能量以光的形式辐射出去。

   半导体发光二极管是一种借外加电压向pˉ结注入电子而发射出光(电能一光)的光电半导体器件,这一电致发光现象属于半导体中的直接发光。Pn结是p型半导体与n型半导体在交界面形成的空间电荷区,如图5-3所示。少n结具有单向导电性,是组成半导体发光二极管的最基本元素。当发光二极管工作时,p型半导体接电源正极,n型半导体接电源负极,使得少n结处于正向偏置,n型半导体中的电子将向正方向迁移与p型半导体中负方向迁移的空穴经跃迁复合,而在p型和n型半导体结合界面处(p ll结)产生辐射光。由于不同材料其导带电子和价带空穴所处的能级不同,两者间的能级差称为带隙。带隙的大小决定了发射光的波长,宽带隙材料产生较短波长(较高能量)的光,如蓝光、紫外光等;窄带隙材料产生较长波长(较低能量)的光,如红光、红外光。选择不同带隙的材料作为发光二极管就能够产生蓝、绿、黄、橙、红等不同颜色的可见光及到红外、紫外等不可见光。人眼所能看见的光波长范围为400nm~700nm,作为注入式可见光LED,其典型材料禁带宽度应大于1cV。