發光二極管，簡稱為LED，是一種常用的發光器件，通過電子與空穴復合釋放能量發光，它在照明領域應用廣泛。

發光二極管的結構

發光二極管的結構和構造與普通半導體信號二極管有很大不同。當發光二極管的PN結處于正向偏壓時，它就會發光。PN結由透明的固體塑料環氧樹脂半球形殼體覆蓋，可保護發光二極管免受大氣干擾、振動和熱沖擊PN結使用最低帶隙材料形成，如砷化鎵、磷化砷化鎵、磷化鎵、氮化銦鎵、氮化鋁鎵、碳化硅等。

實際上，LED結發出的光量并不多，因此環氧樹脂主體的構造可以使LED結發出的光子從周圍的基板基底反射出去，并通過LED的圓頂聚焦，圓頂本身就像一個透鏡，集中了較多的光量。

這就是發光二極管頂部發出的光看起來最亮的原因。

通常，發射紅色光的發光二極管是在砷化鎵基底上制造的，而發射綠色/黃色/橙色光的二極管則是在磷化鎵基底上制造的。為了發射紅色光，N型層摻雜了碲 (Te)，P型層摻雜了鋅。接觸層分別在P-側和N-側使用鋁和鋁錫形成。

LED的設計通過以下方式確保大部分電荷載流子的重組發生在PN結的表面。

● 通過增加襯底摻雜濃度，使額外的少數電荷載流子電子移動到結構頂部，在LED表面重組并發光。

● 通過增加電荷載流子的擴散長度，即L= √ Dτ，其中D為擴散系數，τ為電荷載流子壽命。當增大到超過臨界值時，釋放的光子就有可能被重新吸收到器件中。

當二極管連接在正向偏壓下時，電荷載流子會獲得足夠的能量來克服PN結上存在的勢壘電位。每當施加正向偏壓時，P型和N型的少數電荷載流子都會注入結內，并與多數載流子重新結合。多數電荷載流子和少數電荷載流子的這種重組可能是輻射性的，也可能是非輻射性的。輻射性重組會發光，而非輻射性重組則會產生熱量。

發光二極管串聯電阻計算

當發光二極管與電阻串聯時，它就能很好地工作，因此發光二極管所需的正向電流由串聯電阻兩端的電源電壓提供。串聯電阻的阻值可按下式計算。通常認為普通LED的正向電流為20mA。