节能减碳新世代 LED发光二极体 - 瑞芳高工.PDF

投稿類別：工程技術類 篇名： 節能減碳新世代──LED 發光二極體 作者： 李惟萱。國立瑞芳高級工業職業學校。資訊二 黃心慧。國立瑞芳高級工業職業學校。資訊二 溫筑宜。國立瑞芳高級工業職業學校。資訊二 指導老師： 周曉玲老師、陳思亮老師 節能減碳新世代──LED 發光二極體 壹● 前言 一、研究動機 身處現在這個科技新世代，發明的主流在求新求變中漸漸轉向 「環保」議題。 說到環保，首先大家會聯想到的就是節能；而談到節能，第一個思考到的不外乎 省電；講到省電，相信大家定會有志一同的想到那個集環保、節能、省電於一身 的重要發明－－LED 發光二極體。 基於以上原因，我們決定要了解各種發光二極體的特性、原理，並以介紹不 同的發光二極體為主軸，來完成本篇論文的研究。 二、研究方法 認識 LED 的工作原理與結構 LED 發展史 介紹各式 LED 各式 LED 的市場應用範圍 LED 的未來走向 圖一 研究方法方塊圖 貳● 正文 一、認識 LED 的工作原理與結構 (一) LED 原理 LED 發光二極體是利用電能轉化為光能的方式發光。LED 內的構造與一般 二極體大致相同，是由 P 型半導體﹝在本質半導體中摻雜三價元素，如硼﹝B ﹞、 鋁﹝Al ﹞、鎵﹝Ga ﹞等元素。增加大量的電洞來提高導電效果。﹞與N 型半導 體﹝在本質半導體中摻雜五價元素，如磷﹝P ﹞、砷﹝As ﹞、銻﹝Sb ﹞等元素。 增加大量的自由電子來提高導電效果。﹞結合，「因此電流可以輕易地從 P 極流 １ 節能減碳新世代──LED 發光二極體 向 N 極，而相反方向則不能。」(宋由禮、陳柏宏，2010)其工作原理就是在ＰＮ 接面上外加適當的順向偏壓，造成自由電子的流動，在流動的過程中自由電子移 向電源的正極，從Ｎ型區通過空乏區時，會與Ｐ型區的電洞復合，此過程會有能 量以輻射光能或熱能釋出，能量便以光的形式發出，依使用材料的能階高低決定 發光的波長，因此就會發出不同顏色的光。 「製作LED 的材料，通常為週期表中 3-5 或 2-6 價元素所形成的化合物半 導體，如砷化鎵﹝GaAs ﹞、磷砷化鎵﹝GaAsP ﹞……等。」(宋由禮、陳柏宏， 2010) 圖二 外加順向偏壓的 PN 接面 (二) 運作原理 想要使 LED 產生光亮，最簡單的方法是加上順向偏壓如圖二所示，再串聯 一個限流電阻，而希望 LED 能發