發(fā)光二極管，簡(jiǎn)稱為L(zhǎng)ED，是一種常用的發(fā)光器件，通過(guò)電子與空穴復(fù)合釋放能量發(fā)光，它在照明領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。 [1] 發(fā)光二極管可地將電能轉(zhuǎn)化為光能，在現(xiàn)代社會(huì)具有廣泛的用途，如照明、平板顯示、醫(yī)療器件等。 [2] 這種電子元件早在1962年出現(xiàn)，早期只能發(fā)出低光度的紅光，之后發(fā)展出其他單色光的版本，能發(fā)出的光已遍及可見(jiàn)光、紅外線及紫外線，光度也提高到相當(dāng)?shù)墓舛?。而用途也由初時(shí)作為指示燈、顯示板等； 隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，發(fā)光二極管已被廣泛地應(yīng)用于顯示器和照明。

LED初用于儀器儀表的指示性照明，隨后擴(kuò)展到交通信號(hào)燈。再到景觀照明、車用照明和手機(jī)鍵盤及背光源。后來(lái)發(fā)展出微型發(fā)光二極管(micro-LED)的新技術(shù)，其將原本發(fā)光二極管的尺寸大幅縮小，用可立發(fā)光的紅、藍(lán)、綠微型發(fā)光二極管成陣列排列形成顯示陣列用于顯示技術(shù)領(lǐng)域。微型發(fā)光二極管具有自發(fā)光顯示特性，比自發(fā)光顯示的有機(jī)發(fā)光二極管(Organic Light Emitting DiodeOLED)、壽命較長(zhǎng)、材料不易受到環(huán)境影響而相對(duì)穩(wěn)定。 [9]

發(fā)光二極管與普通二極管一樣是由一個(gè)PN結(jié)組成，也具有單向?qū)щ娦?。?dāng)給發(fā)光二極管加上正向電壓后，從P區(qū)注入到N區(qū)的空穴和由N區(qū)注入到P區(qū)的電子，在PN結(jié)附近數(shù)微米內(nèi)分別與N區(qū)的電子和P區(qū)的空穴復(fù)合，產(chǎn)生自發(fā)輻射的熒光。不同的半導(dǎo)體材料中電子和空穴所處的能量狀態(tài)不同。當(dāng)電子和空穴復(fù)合時(shí)釋放出的能量多少不同，釋放出的能量越多，則發(fā)出的光的波長(zhǎng)越短。常用的是發(fā)紅光、綠光或黃光的二極管。發(fā)光二極管的反向擊穿電壓大于5伏。它的正向伏安特性曲線很陡，使用時(shí)串聯(lián)限流電阻以控制通過(guò)二極管的電流。

發(fā)光二極管的核心部分是由P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體組成的晶片，在P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體之間有一個(gè)過(guò)渡層，稱為PN結(jié)。在某些半導(dǎo)體材料的PN結(jié)中，注入的少數(shù)載流子與多數(shù)載流子復(fù)合時(shí)會(huì)把多余的能量以光的形式釋放出來(lái)，從而把電能直接轉(zhuǎn)換為光能。PN結(jié)加反向電壓，少數(shù)載流子難以注入，故不發(fā)光。當(dāng)它處于正向工作狀態(tài)時(shí)（即兩端加上正向電壓），電流從LED陽(yáng)極流向陰極時(shí)，半導(dǎo)體晶體就發(fā)出從紫外到紅外不同顏色的光線，光的強(qiáng)弱與電流有關(guān)。

LED燈還有一個(gè)的特點(diǎn)，就是反應(yīng)的速度比較快。只要一接通電源，LED燈馬上就會(huì)亮起來(lái)。對(duì)比我們平時(shí)使用的節(jié)能燈，其反應(yīng)速度更快，在打開(kāi)傳統(tǒng)燈泡時(shí)，往往需要很長(zhǎng)的時(shí)間才能照亮房間，在燈泡的發(fā)熱之后，才能亮起來(lái)。 [3]

高亮度單色發(fā)光二極管和亮度單色發(fā)光二極管使用的半導(dǎo)體材料與普通單色發(fā)光二極管不同，所以發(fā)光的強(qiáng)度也不同。通常，高亮度單色發(fā)光二極管使用砷鋁化鎵（GaAlAs）等材料，亮度單色發(fā)光二極管使用磷銦砷化鎵（GaAsInP）等材料，而普通單色發(fā)光二極管使用磷化鎵（GaP）或磷砷化鎵（GaAsP）等材料。

閃爍發(fā)光二極管（BTS）是一種由CMOS集成電路和發(fā)光二極管組成的特殊發(fā)光器件，可用于報(bào)警指示及欠壓、超壓指示。 閃爍發(fā)光二極管在使用時(shí)，無(wú)須外接其它元件，只要在其引腳兩端加上適當(dāng)?shù)闹绷鞴ぷ麟妷海?V）即可閃爍發(fā)光。

LED用作袖珍計(jì)算器。數(shù)字手表和電子儀表的數(shù)字顯示，一般為七段顯示。但對(duì)臺(tái)式計(jì)算器,更靈活的顯示方式（產(chǎn)生全文字-數(shù)字）是35點(diǎn)矩陣，其中LED裝成7×5陣列。35點(diǎn)矩陣價(jià)格較高、驅(qū)動(dòng)電路復(fù)雜，其應(yīng)用不及七段顯示器件廣泛。 　光耦合器件 　GaAs（或GaAsP）LED和Si－PN結(jié)探測(cè)器相結(jié)合，可以制成許多新型器件，進(jìn)行光-電和電-光的傳遞，通常稱為光耦合器件。熟知的是光耦合隔離器，它高速、可靠并可提供高至2.5千伏的電隔離。GaAsLED與Si晶體管相結(jié)合制成穿孔卡片或磁帶的光電子讀數(shù)頭，比鎢絲燈徑向分布可靠、穩(wěn)定、抗震和功耗小。采用光耦合器件的汽車點(diǎn)火裝置，省油、易起動(dòng)、工作平穩(wěn)。GaAlAs負(fù)阻發(fā)光二極管可用作發(fā)光開(kāi)關(guān)、可控發(fā)光整流器和光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換等。

通信、信息處理和光耦合等應(yīng)用要求LED有良好的方向性。適于光通信應(yīng)用的兩種主要光源是高輻射度LED和半導(dǎo)體注入激光器。LED穩(wěn)定、可靠、壽命長(zhǎng)、驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單、功率對(duì)溫度不敏感，廣泛用作中、短距離（鐵路、電力、交通、公安等）光通信系統(tǒng)的光源。GaAlAs－GaAs面發(fā)光管的帶寬為10～20兆赫，適用于二次群光通信系統(tǒng)(可傳輸120路電話),傳輸距離大于5公里。GaAlAs-GaAs快速邊發(fā)光管帶寬50～100兆赫，適用于三級(jí)群光通信系統(tǒng)(可傳輸480路電話)，傳輸距離數(shù)公里。InGaAsP-InP LED可用于更長(zhǎng)距離(大于10公里)的傳輸系統(tǒng)。此外，LED還用于信息處理、圖像傳輸、測(cè)距和傳感等方面。