發(fā)光二極管（Light Emitting Diode，簡(jiǎn)稱LED）是一種將電能轉(zhuǎn)化為光能的器件。它是一種半導(dǎo)體器件，利用半導(dǎo)體材料的特性，在P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體之間形成PN結(jié)，當(dāng)電流通過(guò)PN結(jié)時(shí)，就會(huì)發(fā)出可見光。

一、發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)和原理

1. PN結(jié)的形成
   PN結(jié)是發(fā)光二極管最核心的部分，由具有不同摻雜的P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體材料組成。將P端向上的三角形插在N端向下的三角形內(nèi)，形成PN結(jié)。在PN結(jié)上，P型半導(dǎo)體中存在眾多的正電荷，而N型半導(dǎo)體中存在眾多的負(fù)電荷，因此在PN結(jié)上形成一個(gè)電場(chǎng)，這便是PN結(jié)的基本結(jié)構(gòu)。
2. 能帶結(jié)構(gòu)
   在半導(dǎo)體物質(zhì)中，存在共價(jià)鍵和價(jià)帶，電子必須通過(guò)吸收足夠的能量從價(jià)帶躍遷到導(dǎo)帶。當(dāng)電子從價(jià)帶躍遷到導(dǎo)帶時(shí)，它會(huì)釋放出能量，光就是其中的一種形式。PN結(jié)中的電子和空穴在PN結(jié)相遇時(shí)可以發(fā)生復(fù)合過(guò)程，釋放出光子。
3. 注入電流
   正常情況下，PN結(jié)的兩邊存在一個(gè)電壓差，即所謂的漏壓。電子從N型半導(dǎo)體區(qū)域進(jìn)入P型半導(dǎo)體區(qū)域，空穴從P型半導(dǎo)體進(jìn)入N型半導(dǎo)體區(qū)域，這樣電子和空穴就會(huì)在PN結(jié)的近似中相遇，并發(fā)生復(fù)合過(guò)程，光子被產(chǎn)生。為了使發(fā)光二極管發(fā)光，我們需要在PN結(jié)上施加一個(gè)電流，這個(gè)電流被稱為注入電流。

二、連接發(fā)光二極管
為了使發(fā)光二極管正常工作，它需要連接到外部電路。連接發(fā)光二極管有兩種常見的方式，一種是并聯(lián)連接，一種是串聯(lián)連接。

1. 并聯(lián)連接
   并聯(lián)連接是將多個(gè)發(fā)光二極管一起連接在電路上，在并聯(lián)連接中，所有的發(fā)光二極管的陽(yáng)極端（即長(zhǎng)腳）連接到正極，而陰極端（即短腳）連接到負(fù)極。這樣，當(dāng)電流通過(guò)電路時(shí)，所有的發(fā)光二極管都會(huì)亮起。并聯(lián)連接適用于需要同時(shí)亮起多個(gè)發(fā)光二極管的情況，例如照明燈具。
2. 串聯(lián)連接
   串聯(lián)連接是將多個(gè)發(fā)光二極管依次連接在電路上。在串聯(lián)連接中，一個(gè)發(fā)光二極管的陽(yáng)極端連接到下一個(gè)發(fā)光二極管的陰極端，依次類推，直到最后一個(gè)發(fā)光二極管的陽(yáng)極端連接到正極，而第一個(gè)發(fā)光二極管的陰極端連接到負(fù)極。這樣，當(dāng)電路通過(guò)電流時(shí)，只有一個(gè)發(fā)光二極管會(huì)亮起，其余的發(fā)光二極管不會(huì)發(fā)光。串聯(lián)連接可以用于需要逐個(gè)亮起發(fā)光二極管的情況，例如數(shù)碼管顯示。

三、發(fā)光二極管的亮度控制
LED的亮度可以通過(guò)控制注入電流的大小而調(diào)節(jié)。通常情況下，LED的發(fā)光亮度與注入電流成正比，只要增大注入電流，LED就會(huì)變得更亮。需要注意的是，LED的亮度與注入電流之間存在一個(gè)飽和點(diǎn)，即當(dāng)電流達(dá)到一定值時(shí)，LED的亮度將趨于飽和，增加注入電流不會(huì)顯著提高亮度。

四、發(fā)光二極管的應(yīng)用領(lǐng)域
隨著半導(dǎo)體技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，發(fā)光二極管逐漸取代傳統(tǒng)的白熾燈和熒光燈，成為主流的照明和顯示技術(shù)。LED具有節(jié)能、長(zhǎng)壽命、響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，包括照明、汽車、電子產(chǎn)品、通信、戶外廣告、攝影等。

發(fā)光二極管是一種將電能轉(zhuǎn)化為光能的器件，通過(guò)PN結(jié)和注入電流的作用，將電能轉(zhuǎn)化為可見光。連接發(fā)光二極管有兩種方式，即并聯(lián)連接和串聯(lián)連接，根據(jù)需要調(diào)節(jié)注入電流的大小來(lái)控制LED的亮度。LED具有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，并逐漸取代傳統(tǒng)照明和顯示技術(shù)。