激光二極管（Laser Diode, LD）在電力電子行業扮演重要角色，憑借其出色的單色性、高效率以及快速開關特性，在信號傳輸領域尤為重要。

一、激光二極管的原理

激光二極管基于受激輻射發光，能發射出直徑微小、高度定向和相干性強的光束。1962年，科學家Robert N. Hall和Nick Holonyak Jr.成功發明了激光二極管。得益于在活性區的電流“注入”，這些設備實現了“激光”條件，并成功輻射出光子。激光二極管符號表示中有別于普通PN結二極管的地方在于它包含了一個未摻雜的本征活性區域。

二、激光二極管的結構和工作原理

激光二極管的工作原理依賴其內部的PIN結構——兩端分別是P型與N型半導體，中間是未摻雜的本征半導體。當正向偏壓時，電子和空穴被注入活性區，電子從導電帶跳至價帶與空穴復合，釋放出光子。

這個過程涉及三種輻射機制：吸收、自發發射和受激發射。自發發射是自然復合產生的發光，而受激發射則是電子在光子作用下從更高能級躍遷至更低能級時產生的，每個入射光子能誘導出兩個同相位、同波長的光子。

三、激光二極管的應用

激光二極管廣泛應用于電力電子領域。在光電場景如激光打印、光盤讀寫、光纖通信以及自動化傳感器中起著不可或缺的作用。此外，它們在電力器件控制（如IGBT與MOSFET的驅動電路）、EDS及無掩膜光刻等半導體制造技術中發揮著關鍵性能。

四、優勢與不足

激光二極管提供了810至1064納米波長范圍的豐富選擇，同時具備快速響應、高量子效率等多項優勢。盡管激光二極管存在對溫度和光反饋敏感、高增益電流下帶隙收縮以及與LED相比成本較高等局限，但其整體性能令其在高精度應用中顯著優于LED。

五、激光二極管與LED的區別

不同于LED依靠自發發射，激光二極管通過電流和電壓引發受激發射，產生的光輸出既均勻又相干。在激光二極管的輔助下，實現了精細控制的光學應用，而LED則適用于一般照明及指示裝置。

通過對激光二極管的技術深入分析可知，它在現代電力電子和通信領域中的作用日益重要。雖然激光二極管的成本相對高昂，但在高端精密的應用中，其性能優勢明顯，預計在未來的光電子行業中將持續發揮巨大潛力。