有几种类型的半导体器件用于发光。 LED 和激光二极管是非常常用的手电筒、医疗设备、交通信号灯等,但这两种设备的主要区别在于工作原理。
这些器件发出的光的性质也不同,因此具有不同的应用。
关键精华
- LED(发光二极管)二极管通过使电流通过半导体材料来发光,而激光二极管通过光子的受激发射产生相干光。
- 与 LED 相比,激光二极管发出更集中、更强烈和更定向的光,从而产生漫射和更宽的光。
- LED 和激光二极管用于各种应用,例如照明、通信和电子产品,但它们独特的特性使它们适用于不同的用途。
LED 与激光二极管
LED 通过转换工作 电动 通过称为电致发光的过程将能量直接转化为光能。 LED通常用于广泛的 范围 的应用程序。 另一方面,激光二极管通过受激发射发光。 与 LED 一样,激光二极管由半导体材料制成。
搭载了LED 当多数电荷和少数电荷(电子和空穴)在正向偏置 pn 结中重新结合时,会发出光能。
电子和空穴处于不同的能级,所以当前者从导带跃迁到 价带,一些能量被释放并用于发光。
激光二极管广泛用于电信; 该设备的主要部件是 光电二极管、激光、前面的玻璃镜片和光纤。
激光二极管的工作原理是受激发射,而 浓度 载流子的数量在激光二极管中非常高。
对比表
比较参数 | 搭载了LED | 激光二极管 |
---|---|---|
定义 | LED 是一种半导体材料,当电流通过时会发光。 | LED的完整形式是Light Emitting Diode。 |
完整形式 | 激光的完整形式是通过受激发射辐射进行光放大。 | 激光二极管的响应时间比 LED 快得多。 |
工作原理 | LED 的主要工作原理是基于电致发光。 | 激光二极管的主要工作原理是受激发射。 |
响应时间 | LED 的响应时间比激光二极管慢得多。 | 电流驱动范围为 50mA 至 100mA。 |
电流 | 电流驱动范围为 5mA 至 40mA。 | 激光二极管的响应时间比 LED 快得多。 |
自然 | LED 发出的光是非相干的并且包含各种颜色。 | 激光二极管发出的光是相干的和单色的。 |
什么是LED?
LED 设备最好描述为 pn 结 二极管 电流通过时发光的地方。
在结区,来自 n 侧的电子与来自 p 侧的空穴结合,并以光(和热)的形式释放出足够的能量。
形成的光能通过二极管的结辐射。 单个 LED 用于制作小数点,而多个 LED 一起用于创建线段。
要了解 LED 的工作原理, 一种 需要了解量子理论,因为它与电子从高能级向低能级的运动有关。
在 LED 的构造过程中,它连接在正向偏置中,以便电流沿正向流动。 电子向相反的方向移动。
由于导带和价带之间存在能隙,因此该能量之差等于光子的功率。
在电子显示器中使用 LED 有几个优点。 例如,可以非常流畅地控制LED灯的强度; 与激光二极管不同,它们发出各种颜色,例如 墨绿色、红色、黄色等
它们对于家庭和工业用途也非常经济。
什么是激光二极管?
激光二极管被广泛使用,特别是用于科学和医学目的。 从激光二极管发出的光形成一束窄光束,可以从光纤快速发射。
单色性是激光二极管发出的光的主要特征之一。 因为它们只包含一种颜色,所以它们有很大的医疗应用。
激光二极管发出的光束也是相干的,这意味着只存在单一波长。 那里有两个 类 激光二极管,一种可以自行发光,另一种使用外部光源。
激光有一个很大的优势:光可以传播很远的距离。 除了可以长距离传输之外,使用激光二极管还有其他优势。
例如,激光二极管功耗低,可以长时间工作,这种设备的制造成本也很普遍,而且体积小,便于携带。
在众多优点中,激光二极管也有一些缺点。
最显着的缺点是激光发出的光对人体有害 我们的 眼睛,并且设备的性能会因温度升高而发生变化(易受高温影响)。
之间的主要区别 LED 和激光二极管
- LED和激光二极管的工作原理不同。 虽然前者致力于 电- 亮度,后者适用于受激发射。
- LED的驱动电流大于激光二极管。
- LED存在于广阔的 带宽 范围(10THz 至 50THz),而激光二极管位于窄带宽范围(1MHz 至 2MHz)。
- 在 LED 中,电荷载流子的浓度远低于激光二极管的浓度。
- LED 具有较宽的结面积,因此光线可以通过非常宽的空间,而激光二极管具有非常窄的结面积。
- https://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/999188/
- https://www.nature.com/articles/nphoton.2014.326?draft\u003djournal
最后更新时间:25 年 2023 月 XNUMX 日
Piyush Yadav 在过去的 25 年里一直在当地社区担任物理学家。 他是一位物理学家,热衷于让我们的读者更容易理解科学。 他拥有自然科学学士学位和环境科学研究生文凭。 你可以在他的网站上阅读更多关于他的信息 生物页面.