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在LED的直流電壓下,電子從電源獲得能量,克服電場驅動的PN結電場,從N區過渡到P區。這些電子在P區與空穴復合。由于漂移到P區的自由電子比P區的價電子具有更高的能量,當發生復合時,電子回到低能態,多余的能量以光子的形式釋放出來。發射光子的波長與能量差有關。可以看出,發光區域主要在PN結附近,發光是由于電子和空穴的復合釋放能量。
在半導體二極管中,電子從進入到離開半導體區域的整個過程中都會遇到電阻。原則上,半導體二極管的物理結構與從負極發射并返回正極的電子數量相同。當普通二極管中發生電子-空穴對復合時,由于能級差異的因素,發射的光子光譜不在可見光范圍內。
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