§3.2 发光二极管LED
1、LED的发光机理
半导体材料与其它材料（如金属与绝缘体）不同，它具有能带结构而不是能级结构。半导体材料的能带分为导带、价带与禁带，电子从高能级范围的导带跃迁到低能级范围的价带，会释放光子而发光。
LED 是由GaAsAl 类的P 型材料和N 型材料制成，在两种材料的交界处形成了PN结。若在其二端加上正偏置电压，则N区中的电子与P 区中的空穴会流向PN 结区域并复合。复合时电子从高能级范围的导带跃迁到低能级范围的价带，并释放出能量约等于禁带宽变Eg（导带与价带之差）的光子，即发出莹光。
因为导带与价带本身的能级具有一定范围，所以电子跃迁释放出的光子之频率不是一个单一数值而是有一定的范围，故LED 是属于自发幅射发光，且其谱线宽度较宽（较激光二极管而言）。
2、LED的优点
LED是光纤通信中应用非常广泛的光源器件之一，因为它具有以下优点：
① 线性度好
LED 发光功率的大小基本上与其中的工作电流成正比关系，也就是说LED具有良好的线性度。其发光特性曲线如图3.1 所示。
图3.1 LED的发光特性曲线
② 温度特性好
所有的半导体器件对温度的变化都是比较敏感的，LED 自然不例外，其输出光功率随着温度的升高而会降低。但相对于LD而言，LED的温度特性是比较好的，在温度变化100°的范围内，其发光功率的降低不会超过50％，因此在使用时一般不需要加温控措施。
③ 价格低、寿命长、使用简单LED 是一种非阈值器件，所以使用时不需要进行予偏置，也不存在阈值电流随温度及工作时间而变化的问题，故其使用非常简单。
此外，与LD相比它价格低廉，工作寿命也较长。据报导工作寿命近千万小时（107）的LED已经问世。
