一、什么是發光二極管（LED）？

發光二極管，是一種可以把電能直接轉化為光能的半導體器件。它具有體積小、耗能低、壽命長、反應快等優點，因此在照明、顯示、通信、醫學等領域得到了廣泛應用。

發光二極管（LED）本質上是一種特殊類型的二極管，因為發光二極管具有與PN結二極管非常相似的電氣特性。當電流流過發光二極管（LED）時，發光二極管（LED）允許電流正向流動，并且阻止電流反向流動。

但與普通二極管不同的是，LED所使用的半導體材料，是一種具備發光特性的化合物半導體。

二、發光二極管工作原理

發光二極管在正向偏置時發光，當在結上施加電壓以使其正向偏置時，電流就像在任何 PN 結的情況下一樣流動。來自 P型區域的空穴和來自 N型區域的電子進入結并像普通二極管一樣重新組合以使電流流動。當這種情況發生時，能量被釋放，其中一些以光子的形式出現。

其中大部分光是從靠近 P 型區域的結區域產生的。因此，二極管的設計使得該區域盡可能靠近器件的表面，以確保結構中吸收的光量最少。

從上圖中，我們可以觀察到N型硅是紅色的，包括由黑色圓圈表示的電子。

P型硅是藍色的，它包含空穴，它們由白色圓圈表示。

PN結上的電源使二極管正向偏置并將電子從N型推向P型。向相反方向推到空穴。

結處的電子和空穴結合在一起。隨著電子和空穴的重新結合，光子被釋放出來。

核心原理：電子和空穴結合時，高能態的電子會跌落到較低的能階，釋放出來的能量以光子的形式出現

三、二極管如何發不同顏色的光？

發光二極管由特殊半導體化合物制成，例如砷化鎵、磷化鎵 、碳化硅 或氮化鎵銦 都以不同的比例混合在一起，以產生不同波長的顏色。

發光二極管的實際顏色取決于所發射光的波長，而該波長又取決于制造過程中用于形成PN結的實際半導體化合物。

四、發光二極管參數

1、伏安特性

發光二極管與普通二極管的伏 - 安特性相似，只是發光二極管的正向導通電壓值較大。小電流發光二極管的反向擊穿電壓很小，為 6V至十幾伏，比普通二極管的小。下圖所示是發光二極管正向伏 - 安特性曲線。

由圖可知，我們發現各種二極管之間所產生壓降完全不同，在電路設計中要充分考慮這個因素。

下圖所示是發光二極管伏 - 安特性曲線，它含正向和反向特性。發光二極管具有與一般半導體三極管相似的輸入伏 - 安特性曲線。

在AB工作區段內要特別注意，如果不加任何保護，當正向電壓增加到一定值后，那么發光二極管的正向電壓減小，而正向電流加大。如果沒有保護電路，會因電流增大而燒壞發光二極管。

在CD區段，發光二極管存在較大的反向擊穿電流。這種擊穿不是熱擊穿，不會損壞，一部分交流插座、交流電源開關上的交流指示燈就是采用發光二極管，在交流電的負半周期間發光二極管就是工作在這一區段。

2、光強與溫度關系

LED對環境溫度比較敏感，而在發光過程中主要能量以熱量和光的形式發出，所以做好散熱對LED的驅動有著至關重要的影響。

下圖所示是發光二極管發光強度與環境溫度關系特性曲線。溫度愈低，發光強度愈大。當環境溫度升高后，發光強度將明顯下降。

3、波長與溫度電流關系

發光二極管所發光顏色并不是一成不變的，當電流增大或者改變時，發光光波會發生變化，只是這個變化比較小，我們不容易察覺。同樣對于溫度也是一樣的道理，發光二極管溫度的的變化會引起發光波長發生變化。

這個主要和二極管發光原理有關，電流經過二極管時會發出熱量，熱量是能量的一種形式加載在了半導體上，所以隨著電流的增大以及溫度的升高，發光二極管半導體上的能量呈遞增趨勢。能量增高在電子能級躍遷時釋放出的光子能量就會變大，能量越大，電磁波頻率越大，電磁波波長越短，顏色上呈現由紫色向紅色波譜遞進。

也就是說如果拿一顆紅色LED在高溫大電流下它的發光顏色在七色譜上會向紫色一段遞進，可能呈現橙色。另一種方法是將LED放在液氮中，觀察發光顏色，在國外有小伙伴做過這個實驗，一顆藍色的LED在液氮中會發出綠色的光，其波長變長，復合特性曲線。

三、發光二極管識別方法

為了不影響發光二極管的正常發光，在外殼上不標出型號和極性。所以識別發光二極管正、負引腳主要靠外形特征和萬用表的檢測來進行。

1、引腳長短識別法

引腳的發光二極管，它的兩根引腳一長一短，長的一根是正極，短的為負極。

2、塑封凸起識別法

下圖所示是突鍵方式表示正極性引腳方法，發光二極管底座上有一個突鍵，靠在此鍵最近的一根引腳為正極。

3、貼片二極管識別法

貼片二極管為現在常用的發光二極管封裝，由于其非常小所以以上方法并不適用。但是在貼片發光LED正面一側，會印有綠色的一條線，綠色一端為負極，另外一端為正極。在貼片發光二極管的底部，印有二極管的絲印標志三角形。三角形尖尖所指的一側為負極，另一邊為正極。