發光二極管的原理是什么?

發光二極管是一種特殊的二極管。和普通的二極管一樣，發光二極管由半導體芯片組成，這些半導體材料會預先通過注入或摻雜等工藝以產生pn結結構。與其它二極管一樣，發光二極管中電流可以輕易地從p極（陽極）流向n極（負極），而相反方向則不能。兩種不同的載流子：空穴和電子在不同的電極電壓作用下從電極流向pn結。當空穴和電子相遇而產生復合，電子會跌落到較低的能階，同時以光子的方式釋放出能量。

　　它所發出的光的波長，及其顏色，是由組成pn結的半導體物料的禁帶能量所決定。由于硅和鍺是間接禁帶材料，在這些材料中電子與空穴的復合是非輻射躍遷，此類躍遷沒有釋出光子，所以硅和鍺二極管不能發光。發光二極管所用的材料都是直接禁帶型的，這些禁帶能量對應著近紅外線、可見光、或近紫外線波段的光能量。
　　在發展初期，采用砷化鎵(GaAs)的發光二極管只能發出紅外線或紅光。隨著材料科學的進步，人們已經制造出可發出更短波長的、各種顏色的發光二極管。
　　以下是傳統發光二極管所使用的無機半導體物料和所它們發光的顏色：
　　鋁砷化稼(AlGaAs)-紅色及紅外線
　　鋁磷化稼(AlGaP)-綠色
　　aluminiumgalliumindiumphosphide(AlGaInP)-高亮度的橘紅色，橙色，黃色，綠色
　　磷砷化稼(GaAsP)-紅色，橘紅色，黃色
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三種不同顏色的LED

　　磷化稼(GaP)-紅色，黃色，綠色
　　氮化鎵(GaN)-綠色，翠綠色，藍色
　　銦氮化稼(InGaN)-近紫外線，藍綠色，藍色
　　碳化硅(SiC)(用作襯底)-藍色
　　硅(Si)(用作襯底)-藍色(開發中)
　　藍寶石(Al2O3)(用作襯底)-藍色
　　zincselenide(ZnSe)-藍色
　　鉆石(C)-紫外線
　　氮化鋁(AlN),aluminiumgalliumnitride(AlGaN)-波長為遠至近的紫外線