半導體中的電子能夠吸收一定的外部能量而從低能級向高能級躍遷。處于激A1186N發態的電子在躍遷回較低能級,并以光輻射的形式釋放出能量。整個發光現象可分為三個過程:

   價帶的電子在外來的能量(順向偏壓)作用下,被激發至導帶,同時價帶在失去電子后留下空穴,最終形成電子-空穴對;②受激發的電子在導帶中相互碰撞,損失一部分能量而接近導帶的最低能級;③處于導帶最低能級的電子躍遷回價帶,'與價帶中的空穴復合,在電子空穴復合過程中,能量以光的形式輻射出去。

   半導體發光二極管是一種借外加電壓向pˉ結注入電子而發射出光(電能一光)的光電半導體器件,這一電致發光現象屬于半導體中的直接發光。Pn結是p型半導體與n型半導體在交界面形成的空間電荷區,如圖5-3所示。少n結具有單向導電性,是組成半導體發光二極管的最基本元素。當發光二極管工作時,p型半導體接電源正極,n型半導體接電源負極,使得少n結處于正向偏置,n型半導體中的電子將向正方向遷移與p型半導體中負方向遷移的空穴經躍遷復合,而在p型和n型半導體結合界面處(p ll結)產生輻射光。由于不同材料其導帶電子和價帶空穴所處的能級不同,兩者間的能級差稱為帶隙。帶隙的大小決定了發射光的波長,寬帶隙材料產生較短波長(較高能量)的光,如藍光、紫外光等;窄帶隙材料產生較長波長(較低能量)的光,如紅光、紅外光。選擇不同帶隙的材料作為發光二極管就能夠產生藍、綠、黃、橙、紅等不同顏色的可見光及到紅外、紫外等不可見光。人眼所能看見的光波長范圍為400nm~700nm,作為注入式可見光LED,其典型材料禁帶寬度應大于1cV。