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防爆手電筒的發光原理

日期:2021-10-17 13:45
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摘要:

防爆手電筒的發光原理

防爆手電筒發光二極管是由Ⅲ-Ⅳ族化合物,如GaAs(砷化鎵)、GaP(磷化鎵)、GaAsP(磷砷化鎵)等半導體制成的,其核心是PN結。因此它具有一般P-N結的I-N特性,即正向導通,反向截止、擊穿特性。此外,在一定條件下,它還具有發光特性。在正向電壓下,電子由N區注入P區,空穴由P區注入N區。進入對方區域的少數載流子(少子)一部分與多數載流子(多子)復合而發光,如圖1所示。
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。使用不普遍。

防爆手電筒的特性

(1)允許功耗Pm:允許加于LED兩端正向直流電壓與流過它的電流之積的*大值。超過此值,LED發熱、損壞。
(2)*大正向直流電流IFm:允許加的*大的正向直流電流。超過此值可損壞二極管。
(3)*大反向電壓VRm:所允許加的*大反向電壓。超過此值,發光二極管可能被擊穿損壞。
(4)工作環境topm:發光二極管可正常工作的環境溫度范圍。低于或高于此溫度范圍,發光二極管將不能正常工作,效率大大降低。
假設發光是在P區中發生的,那么注入的電子與價帶空穴直接復合而發光,或者先被發光中心捕獲后,再與空穴復合發光。除了這種發光復合外,還有些電子被非發光中心(這個中心介于導帶、介帶中間附近)捕獲,而后再與空穴復合,每次釋放的能量不大,不能形成可見光。發光的復合量相對于非發光復合量的比例越大,光量子效率越高。由于復合是在少子擴散區內發光的,所以光僅在靠近PN結面數μm以內產生。
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