LED燈與普通二極管雖然都基于PN結(jié)，但它們的工作機(jī)制和材料選擇上有顯著差異，這導(dǎo)致了它們?cè)诎l(fā)光性能上的根本區(qū)別。
首先，我們來(lái)了解一下PN結(jié)的基本概念。PN結(jié)是由P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體接觸形成的界面區(qū)域。在這個(gè)區(qū)域，P型半導(dǎo)體的空穴和N型半導(dǎo)體的電子會(huì)相互擴(kuò)散，形成一個(gè)耗盡層。當(dāng)外加電壓使得P型半導(dǎo)體相對(duì)于N型半導(dǎo)體為正時(shí)，耗盡層變窄，電子和空穴能夠更容易地通過(guò)PN結(jié)，形成電流，這就是PN結(jié)的正向?qū)ㄌ匦浴?/span>
普通二極管通常使用硅或鍺等間接帶隙材料制成。在這些材料中，電子從價(jià)帶躍遷到導(dǎo)帶時(shí)，能量主要以聲子（即晶格振動(dòng)）的形式釋放，而不是以光子的形式。因此，盡管電子和空穴在PN結(jié)處復(fù)合時(shí)會(huì)釋放能量，但這種能量釋放主要是以熱能的形式，而不是光能，所以普通二極管不會(huì)發(fā)光。
相比之下，LED燈采用的是砷化鎵、氮化鎵等直接帶隙材料。在這些材料中，電子從價(jià)帶躍遷到導(dǎo)帶時(shí)，能量可以直接以光子的形式釋放，而且這個(gè)過(guò)程的效率非常高。這意味著當(dāng)電子和空穴在LED的PN結(jié)處復(fù)合時(shí)，大部分能量都會(huì)以光子的形式釋放出來(lái)，從而產(chǎn)生發(fā)光現(xiàn)象。
除了材料的不同，LED燈的設(shè)計(jì)也特別考慮了光的產(chǎn)生和傳播。在LED的結(jié)構(gòu)中，PN結(jié)附近會(huì)有特定的摻雜劑和層結(jié)構(gòu)，這些設(shè)計(jì)都是為了促進(jìn)光子的產(chǎn)生和釋放。此外，LED燈的外部通常會(huì)有一個(gè)透明的外殼，以及可能包含的熒光粉涂層，這些都有助于光的傳播和增強(qiáng)，使得LED燈能夠發(fā)出明亮的光。
總結(jié)來(lái)說(shuō)，LED燈之所以能夠發(fā)光，是因?yàn)樗捎昧酥苯訋恫牧希⑶以诮Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上特別優(yōu)化了光的產(chǎn)生和傳播。而普通二極管由于使用了間接帶隙材料，并且其設(shè)計(jì)重點(diǎn)在于電流的整流而非光的產(chǎn)生，因此不會(huì)發(fā)光。這種材料和設(shè)計(jì)的差異，正是LED燈能夠在現(xiàn)代照明和顯示技術(shù)中占據(jù)重要地位的原因。
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