半導體硅(gui)不是(shi)單(dan)向導電性(xing)，P-N結才有單(dan)向導電性(xing)。而(er)P-N結要(yao)用(yong)到硅(gui)做主要(yao)材料(liao)。

先看二極(ji)管的原理。

二(er)極(ji)管有(you)一個(ge)P結(jie)和一個(ge)N結(jie)構成(cheng)(cheng)，其(qi)中P結(jie)摻(chan)(chan)雜(比如(ru)加入(ru)硼)，另(ling)一個(ge)摻(chan)(chan)其(qi)他不同的(de)(de)(de)雜質雜(比如(ru)磷)，將兩(liang)個(ge)結(jie)的(de)(de)(de)材料(liao)健(jian)和連接起來就形成(cheng)(cheng)了P-N結(jie)，也就是(shi)二(er)極(ji)管。這樣電子就能從摻(chan)(chan)雜的(de)(de)(de)一邊經過(guo)先(xian)，在電場力的(de)(de)(de)作用下，穿過(guo)另(ling)一個(ge)摻(chan)(chan)雜的(de)(de)(de)一邊。形成(cheng)(cheng)回路。但不能從另(ling)一個(ge)摻(chan)(chan)雜的(de)(de)(de)一邊先(xian)過(guo)。于是(shi)就形成(cheng)(cheng)了單向導電性。這就是(shi)二(er)極(ji)管原理。

發(fa)光(guang)二極管，就是在P-N結(jie)中介入(ru)了一層活性(xing)物(wu)質。LED發(fa)光(guang)就靠這層活性(xing)物(wu)質。當電子(zi)從一個結(jie)出來時(shi)(shi)，大部分電子(zi)會掉到(dao)(dao)地能帶。而出于不穩定激發(fa)態(tai)的(de)活性(xing)物(wu)質的(de)活性(xing)原子(zi)。獲得(de)電子(zi)的(de)能量后放出光(guang)子(zi)。放出N多(duo)光(guang)子(zi)后，這時(shi)(shi)宏(hong)觀上就看到(dao)(dao)LED發(fa)光(guang)了。

是一個(ge)電能轉化成光能的過(guo)程(cheng)。

發光二(er)極管(guan)簡(jian)稱為LED，是(shi)通過電子和空(kong)穴的(de)復(fu)合發射(she)能量發射(she)而在照明領域(yu)廣泛(fan)應用(yong)的(de)一般(ban)發光元(yuan)件。發光二(er)極管(guan)可以有效地將電能轉(zhuan)換成光能，在現代社會中有照明、平板顯示、醫療設(she)備等廣泛(fan)的(de)用(yong)途。

該電子部件于(yu)1962年(nian)登場，初期(qi)只(zhi)發射低光(guang)(guang)度的紅光(guang)(guang)，之(zhi)后(hou)發展(zhan)出(chu)其他(ta)單色(se)光(guang)(guang)的版本(ben)，能發光(guang)(guang)的光(guang)(guang)擴展(zhan)到可(ke)見光(guang)(guang)、紅外(wai)線(xian)、紫(zi)外(wai)線(xian)，光(guang)(guang)度也提(ti)高了(le)很多。用途也在初期(qi)時(shi)作(zuo)為燈、顯示板等。

隨(sui)著技術的進步，發光二(er)極管廣泛應用于顯示器和照(zhao)明。

發(fa)光二極管和普通二極管一樣(yang)由pN結組成(cheng)，并(bing)且還(huan)具有(you)單向導電(dian)性。當向發(fa)光二極管施加正向電(dian)壓(ya)時，從p區(qu)域注(zhu)入到(dao)N區(qu)域的(de)空穴和從N區(qu)域注(zhu)入到(dao)p區(qu)域的(de)電(dian)子以pN接合(he)附近的(de)幾(ji)微(wei)米(mi)分別與N區(qu)域的(de)電(dian)子和p區(qu)域的(de)空穴復合(he)，生成(cheng)自(zi)發(fa)輻射的(de)熒光。

不(bu)同半(ban)導體材料(liao)中電(dian)子(zi)(zi)和空穴(xue)的(de)(de)能量狀態(tai)不(bu)同。當(dang)電(dian)子(zi)(zi)和空穴(xue)復(fu)合時，發(fa)射(she)的(de)(de)能量多少有些不(bu)同，發(fa)射(she)的(de)(de)能量越(yue)多，發(fa)射(she)的(de)(de)光(guang)的(de)(de)波(bo)長越(yue)短。常(chang)用(yong)的(de)(de)是紅(hong)色、綠色或黃色二極管。發(fa)光(guang)二極管的(de)(de)反破壞電(dian)壓大于(yu)5伏(fu)特。其正向螺栓放大器(qi)特性曲(qu)線很急，為了控制通過二極管的(de)(de)電(dian)流，在使用(yong)時必(bi)須串聯連接限流電(dian)阻。

發(fa)光二(er)極管的(de)(de)核心部(bu)分是由p型半(ban)導體(ti)和N型半(ban)導體(ti)構成的(de)(de)晶(jing)片，在p型半(ban)導體(ti)和N型半(ban)導體(ti)之間有被稱(cheng)為pN結的(de)(de)轉換層(ceng)。在一些半(ban)導體(ti)材(cai)料的(de)(de)pN結中(zhong)，當注入的(de)(de)少數載(zai)波與(yu)多(duo)個載(zai)波復合時(shi)，多(duo)余的(de)(de)能(neng)量以光的(de)(de)形式釋放，電能(neng)直接轉換成光能(neng)。

如果向pN接合(he)施(shi)加(jia)逆電(dian)壓(ya)，少數載流(liu)子難以注(zhu)入，因此不(bu)會發(fa)光。當處于正動(dong)作(zuo)狀態（即兩端施(shi)加(jia)正電(dian)壓(ya)）時(shi)(shi)，當電(dian)流(liu)從LED陽極(ji)流(liu)向陰極(ji)時(shi)(shi)，半導(dao)體晶(jing)體從紫外線到紅外線發(fa)出不(bu)同顏色的(de)光線，光的(de)強弱與電(dian)流(liu)有(you)關。