第三章光电检测技术常用器件及应用
1. 发光光谱
LED的特性参数
LED的发光光谱指LED 发出光的相对强度(或能量) 随波长(或频率)变化的分布 曲线。它直接决定着发光二 极管的发光颜色
Δλ Δλ
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2、发光效率
发光二极管发射的光通量与输人电能之比表 示发光效率，单位lm/W；也有把光强度与注入 电流之比称为发光效率，单位为cd／A（坎/安）。
激励出电子和离子，气体变成导电体。当离子向阴
极，电子向阳极运动时，从电场中获得能量，使内
层电子跃迁到高能级，引起原子的激发，紫外辐射。气
体放电光源有辉光放电灯、弧光放电灯、高频放电
灯等
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第三章光电检测技术常用器件及应用
发光二极管的基本工作原理与特性
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发光二极管的发光机理
发光二极管 （即LED）是一种 注入电致发光器件， 它由P型和 N型半 导体组合而成。其 发光机理常分为PN 结注入发光与异质 结注入发光两种。
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1. PN结注入发光
1、制作半导体发光二极管的材料是掺杂的，热平衡 状态下的N区很多自由电子，P区有很多多空穴。 2、当加以正向电压时，N区导带中的电子可越过PN 结的势垒进入P区。P区的空穴也向N区扩散 3、于是电子与空穴有机会相遇，复合发光。由于空 穴迁移率低于自由电子，则复合发光主要发生在p区。 光的颜色（波长）决定于材料禁带宽度Eg，光的强 弱与电流有关
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4. 寿命
发光二极管的寿命定义为亮度降低到原有亮 度一半时所经历的时间。二极管的寿命一般都很 长，在电流密度小于lA/cm2时，一般可达106h，最 长可达109h。随着工作时间的加长，亮度下降的 现象叫老化。电流密度大，老化快。
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LED特点
光电测量中的常用光源
根据光谱宽度，可将光源分为相干光源和非相干光源
相干光源 ： 激光（气体、固体、半导体） 非相干光源：除了激光之外的其他光源 1、热辐射光源 （白炽灯，太阳光 等） 2、气体放电光源（汞灯、脉冲氙灯等） 3、固体发光光源（LED发光二极管）
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白炽灯
LCD 液晶屏是 Liquid Crystal Display 的简称，LCD 的 构造是在两片平行的玻璃当中放置液态的晶体，两片玻璃中 间有许多垂直和水平的细小电线，透过通电与否来控制杆状 水晶分子改变方向，将光线折射出来产生画面。 LED显示器与LCD显示器相比，LED在亮度、功耗、可视角 度和刷新速率等方面，都更具优势。LED与LCD的功耗比大 约为1:10，而且更高的刷新速率使得LED在视频方面有更 好的性能表现，能提供宽达160°的视角。有机LED显示屏 的单个元素反应速度是LCD液晶屏的1000倍，在强光下也 可以照看不误，并且适应零下40度的低温。利用LED技术， 可以制造出比LCD更薄、更亮、更清晰的显示器，拥有广泛 的应用前景。 LED的分辨率一般较低，价格也比较昂贵，因为集成度更高。
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2.照明
1998年发白光的LED开发成功。高效节能超长寿命：以相 同亮度比较，3W的LED节能灯333小时耗1度电，而普 通60W白炽灯17小时耗1度电，普通5W节能灯200小 时耗1度电。CREE公司实验室最高光效已达260lm/W， 而市面上的单颗大功率LED也已经突破100lm/W。绿色 环保：不含汞和氙等有害元素。
白炽灯利用热辐射发出可见光的电 光源。 在灯泡内充入卤钨循环剂（如氯化 碘、溴化硼等），可以形成卤钨循 环，就构成了卤钨灯。卤钨灯的工 作温度为3200K，光效为 30lm/W。
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卤钨灯
气体放电光源
利用气体放电原理制成的光 源称为气体放电光源。
制作时在灯中充入发光用的气体，在电场作用下
第三章 光电检测技术常用器件及应用
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1、光电器件的类型与特点
2、光电检测器件的特性参数
3、光电导器件---光敏电阻
主要内容
4、光生伏特效应------光电池 、光电二极管、光电三极管等
5、发光器件及耦合器件
6、光电发射效应---光电管、光电倍增管等 7、第三光章光热电检效测技术应常用-器-件--及热应用敏电阻、热电偶
LCD
LCD 液晶屏是 Liquid Crystal Display 的简称， LCD 的构造是在 两片平行的玻璃 当中放置液态的 晶体，两片玻璃 中间有许多垂直 和水平的细小电 线，透过通电与 否来控制杆状水 晶分子改变方向， 将光线折射出来 产生画面。
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LED与LCD比较
发光二极管（LED-Light Emitting Diode ）是一种固态发 光，是利用半导体或类似结构把电能转换成光能的元件，属 于低场下的注入式电致发光。
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发展史
1907年首次发现半导体二极管在正向偏置的情况下 发光。 1923年，由Losev在产生p-n结的SiC中发现注入 式电致发光 60年代末，LED得到迅速发展 1964年，Gvimmeiss和Scholz以GaP间接带材 料隙得到橙、黄、绿的LED 70年代末，人们开始用发光二极管作为数码显示器 和图像显示器。
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3、数字、文字以及图像显示
七段式数码管 14划字码管 文字显示器的内部接线
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4、显示器
彩色大面积显示设备，如电子商标及大屏幕显示
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1、 LED辐射光为非相干光，光谱较宽，发散角较大。 2、 LED的发光颜色丰富，通过选用不同的材料，可以实 现各种发光颜色。如采用GaP:ZnO或GaAaP材料的红色 LED，GaAaP材料的橙色、黄色LED，以及GaN蓝色LED 等。 3、LED的辉度高。随着各种颜色LED辉度的迅速提高，即 使在日光下，由LED发出的光也能视认。 4、LED的单元体积小。再加上低电压、低电流驱动的特点， 可作为电子仪器设备、家用电器的指示灯、信号灯的使用。 5、寿命长，基本上不需要维修。可作为地板、马路、广场 地面的信号光源，是一个新的应用领域。
发光效率对比： 白炽灯 9lm/w 日光灯 40lm/w LED 60lm/w
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3. 时间响应
亮度
1 0.9
0.1
tr
t tf
响应时间指器件启亮(上升)与熄灭(衰减)时间的延迟。实验 证明，二极管的上升时间随电流的增加而近似呈指数衰减。 它的响应时间一般是很短的，如GaAs1-xPx仅为几个ns， GaP约为100ns。