光电检测知识点总结.docx
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光电检测知识点总结
辐射学和光度量学基本概念
辐射度学单位是纯粹物理量单位，例如，熟悉物理学单位焦耳和瓦特就是辐射能和辐射功率单位，光度学所讨论内容仅是可见光波传播和量度，因而光度学单位必要考虑人眼响应，包括了生理因素。
例如，光度学中光功率单位不用瓦特而用流明。
其他基本概念点源：
照度与距离之间平方反比定律扩展源：
朗伯源辐出度与辐亮度间关系漫反射面：
漫反射体视亮度与照度间关系定向辐射体
例题，已知太阳辐亮度为2x107W/（m2.sr），太阳半径6,957x108m，地球半径6.374x106m，太阳地球平均距离为1.496x1011m，求太阳辐出度、辐强度、辐通量及地球接受辐通量，大气边沿辐照度。
黑体辐射定律绝对黑体：
任何温度、任何波长入射辐射吸取比都等于1。
任何物体单色辐出度和单色吸取比之比，等于同一温度下绝对黑体单色辐出度。
（强吸取体也必是强发射体。
）光谱辐出度随波长持续变化，每条曲线只有一种极大值；不同温度曲线彼此不相交；某一波长上，温度越高，光谱辐出度越大；随温度升高，曲线峰值相应波长向短波方向移动；波长不大于λm某些能量约占25%，波长不不大于λm能量约占75%；
维恩位移定律（Wien‘sDisplacementLaw）将普朗克公式对波长λ求微分后令其等于0，则可以得到峰值光谱辐出度所相应波长λm与绝对温度T关系。
维恩位移定律（Wien'sDisplacementLaw）当黑体温度升高时，辐射曲线峰值波长向短波长方向移动。
黑体，灰体和选取性发射体，发射率与材料性质及表面状态关于，随物体自身温度和辐射波长而变化，并随观测方向而有不同。
（光谱发射率、半球发射率、方向发射率…）发射率不随波长变化且不大于1物体称灰体；发射率随波长变化物体称为选取性辐射体；例题，已知太阳峰值辐射波长为0.48um，太阳地球平均距离1.495x108km，太阳半径6.955x105km，如果将太阳与地球均近似看出黑体，求太阳地球表面温度。
半导体基本知识
半导体能带1、能级理论：
晶体中电子只能处在能带能级上，且每一种能带中均有与原子总数相适应能级数。
2、泡利原理：
在每一种能级上最多只能填充一种电子。
即N为能级数。
跟据能量最小原理，电子填充能带时，总是从最低能带、最小能量能级开始填充。
满带：
任何时间都填满电子数。
价带：
绝对零度时，价带为价电子占满。
而导带中没有电子。
导带：
价带中电子获得足够热能或辐射能后，就会越过禁带进入导带。
费米分布函数半导体中电子数：
4*5*1022/cm3从整体看，热平衡下，电子按能量大小具备一定记录分布规律性，即此时电子在不同能量量子态上记录分布几率是一定。
Ef，费米能级，与温度、半导体材料导电类型、杂质含量等关于系。
费米能级可以当作量子态与否被电子占据一种界限；普通可以以为，在温度不高时，能量不不大于费米能级量子态基本上没有被电子占据，而能量不大于费米能级量子态基本上为电子所占据。
费米能级位置较高，阐明有较多能量较高量子态上有电子。
玻耳兹曼分布函数表白，在一定温度下，电子占据能量为E量子态几率由指数因子所决定◊玻耳兹曼记录分布；因素：
Fermi和Boltzmann记录重要差别，前者受到Pauliexclusionprinciple限制，但在E-Ef>>kT条件下，泡利原理失去作用，两者同一；
半导体中电子与空穴分布半导体中，最常遇到状况是Ef位于禁带内，且其与导带底或价带顶距离远不不大于kT，故导带中电子分布可以用电子Boltzmann分布函数描写；即导带中大多数电子分布在导带底附近；
f（E）表达电子分布，则1-f（E）表达空穴分布；价带中大多数空穴分布在价带顶附近；
◆半导体类型I;P;杂质1、I型半导体（本征半导体）：
1、I型半导体是完全纯净或构造完整半导体，是完全由基质原子构成晶体。
在绝对零度时，不受外界影响状况下，导带没有电子，价带也没有空穴，因而不能导电。
在热运动或外界影响下，价电子跃迁到导带，产生自由电子和空穴，构成导电载流子。
2、杂质半导体对N型半导体，施主杂质中电子只要获得很小能量，就能脱离原子而参加导电，由于导带中电子在导电中起重要作用，因而也称为“电子型半导体”。
由能级图可见，施主能级处在禁带内导带底下面。
电子从施主能级跃迁到导带所需能量。
在常温下，电子所具备平均热能就足以使施主原子电离。
因而，对N型半导体具备较高电导率。
3、P型半导体P型半导体是以空穴为主导电半导体，这样半导体也称为“空穴型半导体”。
由能级图可见，受主能级处在禁带内价带顶上方，价带电子跃迁到受主能级所需电离能。
这时由于电子填充了共价键中空位而浮现空穴。
在常温下，电子所具备平均热能就足以使受主原子电离。
因而，对P型半导体具备较高电导率。
从半导体载流子浓度考虑，若在无辐射时电子和空穴浓度分别为n和p，则当n＜＜p时，这种半导体称为P本征半导体；当n＞＞p时，称为N型半导体；当n＝p时，称为I型半导体。
光辐射与半导体互相作用当光辐射作用在半导体上时，半导体吸取光辐射能量，价带电子获得辐射能后将跃迁到导带，产生新电子空穴对，形成非平衡载流子，从而提高材料电导率。
半导体对光辐射吸取分为本征吸取、杂质吸取、载流子吸取、激子和晶格吸取五种光吸取效应。
本征吸取是指电子在辐射作用下，从价带跃迁到导带吸取。
研究本征吸取时应考虑半导体能带构造。
如前所述，对直接带隙材料，电子所需能量应不不大于或等于能隙Eg；而对间接带隙材料，电子除需要不不大于或等于能隙能量外，还需要声子能量。
杂质吸取，在半导体禁带内存在杂质能级时，在不大于能隙能量光子作用下，杂质能级和相应能带间浮现电子跃迁而形成非平衡载流子－电子或空穴。
杂质吸取光谱区位于本征吸取长波方向，其光子能量应不不大于或等于所需电离能。
载流子吸取载流子浓度很大时（10^19-10^20cm^-3），导带中电子和价带中空穴产生带内能级间跃迁而浮现非选取性吸取激子和晶格吸取指所吸取辐射能量转变为晶格原子振动能量，或由库伦力互相作用形成电子和空穴能量。
这种吸取对光电导没有贡献，甚至会减少光电转换效率。
半导体中非平衡载流子普通通过外部注入载流子或用光激发方式使半导体器件载流子浓度超过热平衡时浓度。
这些超过某些载流子称为非平衡载流子或过剩载流子。
半导体材料吸取光能产生非平衡载流子是光电检测器件工作基本。
载流子扩散与漂移扩散：
当材料局部位置受到光照时，在这局部位置光生载流子浓度就比未照射某些载流子浓度要高。
这时电子将浓度高区域向浓度低区域运动，这种现象称为载流子扩散。
扩散有一定方向，可以形成电流。
在扩散过程，流过单位面积电流称为扩散电流密度，它正比于光生载流子浓度梯度。
由于载流子扩散取载流子浓度减少方向，因此空穴形成电流是负。
漂移：
半导体受外电场作用时，其中电子向正极运动，空穴向负极运动，这种定向运动称为载流子漂移。
电流密度J正比于电场强度E；分析阐明本征半导体和杂质半导体导机理
光电效应
物质在光作用下，不经升温而直接引起物质中电子运动状态发生变化，因而产生物质光电导效应、光生伏特效应和光电子发射等现象。
在理解上述定义时，必要掌握如下三个要点：
因素：
是辐射，而不是升温；现象：
电子运动状态发生变化；成果：
电导率变化、光生伏特、光电子发射。
简朴记为：
辐射→电子运动状态发生变化→光电导效应、光生伏特效应、光电子发射。
光对电子直接作用是物质产生光电效应起因光电效应起因：
在光作用下，当光敏物质中电子直接吸取光子能量足以克服原子核束缚时，电子就会从基态被激发到高能态，脱离原子核束缚，在外电场作用下参加导电，因而产生了光电效应。
这里需要阐明是，如果光子不是直接与电子起作用，而是能量被固体晶格振动吸取，引起固体温度升高，导致固体电学性质变化，这种状况就不是光电效应，而是热电效应。
光与物质互相作用：
内光电效应：
被光激发载流子仍在物质内部，但使物质电导率变化or产生光生伏特效应；（半导体光电器件）外光电效应：
被光激光电子逸出物质表面，形成效应；（真空光电倍增管、摄像管、像增强器）
◆内光电效应光电导效应光生伏特效应丹培（Dember）效应光磁电效应光子牵引效应
内光电效应一、光电导效应：
价带电子吸取光子跃入导电，引起半导体电导率变化由于对光子吸取引起载流子浓度增大，因而导致材料电导率增大（电阻减小）；光电导效应半导体光电导效应和入射辐通量关系：
弱辐射下为线性关系，随辐射增长，线性关系变坏，辐射很强时，变为抛物线关系；I、本征半导体光电导效应：
光照时，处在价带中电子吸取入射光子能量，若光子能量不不大于禁带宽度时，价带中电子被激发到导带成为自由电子，同步在本来价带中留下空穴，外电场作用时，光激发电子空穴对将同步参加导电。
从而使电导率增长。
II,杂质半导体光电导效应N型光电导体，重要是光子激发施主能级中电子跃迁到导带中去，电子为重要载流子，增长了自由电子浓度。
P型光电导体，重要是光子激发价带中电子跃迁到受主能级，与受主能级中空穴复合，而在价带中留有空穴，作为重要载流子参加导电。
增长了空穴浓度。
二、光生伏特效应：
基于pn结基本上一种把光能转变成电能效应。
pn结接触,Femi能级差别◊Femi能级相似＋空间电荷区；
（空间电场：
n◊p）在pn结区有光生载流子时，内建电场◊电子向n+空穴向p；（p区带正电，n区带负电，伏特电压）
丹培（Dember）效应:
由于载流子迁移率差别产生伏特现象；如下图所示：
1,半导体某些遮蔽、某些光照◊载流子向遮蔽区扩散；
2,电子迁移率不不大于空穴迁移率◊遮蔽区积累电子+光照区积累空穴；
3,形成光生伏特现象；
当半导体较厚，迎光面带正电，背光面带负电；
外光电效应光电发射基本定律1,爱因斯坦定律（光电发射第二定律）发射体发射光电子最大动能，随入射光频率增长而线性增长，而与入射光强度无关。
2，斯托列托夫定律（光电发射第一定律）当入射辐射光谱分布不变时，入射辐射通量越大（携带光子数越多），激发电子逸出光电发射体表面数量也越多，因而发射光电流就增长，因此光电流正比于入射辐射通量。
光电探测器噪声与基本参数
普通光电检测系统噪声涉及三种：
（1）光子噪声。
涉及：
A．信号辐射产生噪声；
B．背景辐射产生噪声。
（2）探测器噪声。
涉及：
A．热噪声，
[注意]：
热噪声虽然是温度T函数，但并不是温度变化引起温度噪声。
；
B．散粒噪声；
C．产生-复合噪声；
D.1／f噪声；
E.温度噪声。
（3）信号放大及解决电路噪声热噪声：
热噪声是由导体或半导体中载流子随机热激发波动而引起无偏压下起伏电动势、或起伏电流。
[注意]：
热噪声虽然是温度T函数，但并不是温度变化引起温度噪声。
散粒噪声：
由于粒子随机性浮现而构成噪声。
随机事件有：
物体辐射或接受光子数；阴极发射电子数；半导体中载流子数；光电倍增器倍增系数等。
散粒噪声大小取决于：
注意：
散粒噪声和热噪声都是与频率无关“白噪”声。
即：
散粒噪声和热噪声大小与频率高低无关。
等效噪声功率：
如果投射到探测器敏感元件上辐射功率所产生输出电压（或电流）正好等于探测器自身声电压（或电流），则这个辐射功率就叫做“噪声等效功率”。
意思是说，它对探测器所产生效果与噪声相似普通，用符号“NEP”表达。
探测率与比探测率：
等效噪声功率NEP与人们习惯不一致。
因此，通惯用NEP倒数，即探测率D作为探测器探测最小光信号能力指标。
比探测率又称归一化探测率，也叫探测敏捷度。
实质上就是当探测器敏感元件面为单位面积（A＝lcm2），放大器带宽△f＝1Hz时，单位功率辐射所获得信号电压与噪声电压之比，通用符号D﹡表达。
◆光电检测中惯用光源
一切能产生光热辐射辐射源，无论是天然，还是人造，都称为光源。
按照光波在时间、空间上相位特性，普通将光源提成相干光源和非相干光源。
按照发光机理，光源又可以提成热辐射光源，气体发光光源，固体发光光源和激光器四种。
白炽灯：
白炽灯是光电测量中最惯用光源之—。
白炽灯发射是持续光谱，在可见光谱段中部和黑体辐射曲线相差约0.5％，而在整个光谱段内和黑体辐射曲线平均相差2％。
此外，它发光特性稳定，寿命长，使用和量值复现以便，因而也广泛用作各种辐射度量和光度量原则光源。
白炽灯有真空钨丝灯、充气钨丝灯和卤钨灯等，光辐射是由钨丝通电加热发出。
真空钨丝白炽灯工作温度为2300～2800K，发光效率约10lm／W。
白炽灯－卤钨循环类白炽灯（卤钨灯）：
卤钨循环过程：
在恰当温度条件下，从灯丝蒸发出来钨在玻壳内壁与卤素反映，形成挥发性卤钨化合物。
由于玻壳内壁温度足够高（不不大于250），卤钨化合物呈气态，当卤钨化合物扩散到较热灯丝周边区域时又分解成卤素和钨。
释放出来钨某些回到灯丝上，而卤素则继续参加循环过程。
氟氯溴碘各种卤化物都能产生钨再生循环。
它们之间重要区别是发生循环反映所需温度以及与灯内其她物质发生作用限度有所不同。
为了使管壁处生成卤化钨处在气态，卤钨灯管壁温度要比普通白炽灯高得多。
相应地，卤钨灯大玻壳尺寸要小诸多。
例如，500W卤钨灯体积是普通白炽灯1%。
这时普通玻璃承受不了，必要使用耐高温石英玻璃或硬料玻璃。
由于玻壳尺寸小、强度高，灯内容许气压就高，加之工作温度高，故灯内工作气压要比普通充气灯泡高诸多。
既然在卤钨灯中钨蒸发受到更有力抑制，同步卤钨循环消除了玻壳发黑，灯丝工作温度和光效大为提高，而灯大寿命并不缩短。
3.白炽灯－卤钨循环类白炽灯（卤钨灯）：
卤钨灯与白炽灯相比，具备体积小、寿命长、光效高、光色好和光输出稳定特点。
依照应用场合不同，卤钨灯大设计使用电压从6~250V，功率从12~1000W。
◆气体放电光源
运用气体放电原理制成光源称为气体放电光源。
制作时在灯中充入发光用气体，如氦、氖、氙、氪等，或金属蒸气，如汞、钠、铊、镝等，这些元素原子在电场作用下电离出电子和离子。
当离子向阴极、电子向阳极运动时，从电场中得到加速，当它们与气体原子或分子高速碰撞时会勉励出新电子和离子。
在碰撞过程中有些电子会跃迁到高能级，引起原子激发。
受激原子回到低能级时就会发射出相应辐射，这样发光机制被称为气体放电原理。
气体放电光源具备下述特点；
▪发光效率高。
比同瓦数白炽灯发光效率高2～10倍。
▪由于不靠灯丝发光，电极可以做得牢固紧凑，耐震、抗冲击。
▪寿命长。
普通比白炽灯寿命长2～10倍。
▪光色适应性强，可在较大范畴内选取。
◆荧光灯荧光灯工作原理
▪荧光灯普通为直管型，两端各封有一种电极。
灯内充有低气压汞蒸气合少量惰性气体。
灯管内表面涂有荧光粉层。
灯内低气压汞蒸气放电将60%左右输入电能转变为波长为253.7nm紫外辐射。
紫外辐射激发荧光粉变成可见光。
▪管型荧光灯重要部件有玻壳、荧光粉涂层、电极、填充气体和灯头.
影响荧光灯发光效率因素影响荧光灯发光效率因素诸多，这些因素有些是各不有关，有些则是互相牵制。
发光效率重要取决于荧光粉种类和质量、灯管几何尺寸、单位表面功率负荷、电极损耗、惰性气体种类和充气压力，以及灯电源电流波形，周边环境温度和电源电压等。
背面3点是外界因素，前面几点则属于灯管自身设计和制造范畴因素。
A，荧光粉层对发光效率影响：
对荧光灯光效影响最大是荧光粉种类和质量。
不同种类荧光粉发光效率相差很大。
B，管壁温度对光效影响：
如前所述，当汞气压为0.8Pa时，荧光灯能最有效地产生253.7nm辐射，高于或低于此气压值，对灯发光效率都是不利。
而灯内汞蒸气是由管壁最冷某些温度所决定，最佳汞蒸气压所相应温度大概是40℃。
影响荧光灯寿命因素荧光灯寿命终了，重要是由于两端阴极上碱金属氧化物在启动和燃点时逐渐蒸发和飞溅导致。
当阴极上氧化物完全消失时，灯管就不能启动，荧光灯寿命即告终结。
这个过程长短是由许多因素决定，有是属于使用范畴问题，如电源电压变化、灯管电流大小、电流波形和启动次数等。
在一定工作状态下，如电流增长，阴极温度过高，寿命就缩短；电流减小，寿命就会延长。
如电流增长1%，寿命就要缩短1.7%，但如果电流不大于0.2A时，灯寿命也要缩短，这时由于阴极温度过低，发射减小，阴极电位增高，溅射严重，寿命也要缩短。
金属卤化物灯
金属卤化物灯是20世纪60年代在高压汞灯和卤钨灯工作原理基本上发展起来新型高效光源。
它光效高、光色好，并且可以依照不同需要设计制造出需要光色，不但在照明技术中应用，还用于各种特殊需要辐照加工中。
高压汞灯发出可见光重要是由4条汞特性谱线所构成，即由404.7nm、435.8nm、546.1nm和578nm构成，因而它光色偏蓝绿光，缺少红光。
为改进高压汞灯光色，人们在20世纪60年代成功地将各种金属以卤化物方式加到高压汞灯电弧管中，以使这些金属原子象汞同样电离、发光，发出自己特性谱线以弥补汞特性谱中空白。
普通状况下，金属卤化物蒸气压都比相似温度时该金属自身蒸气压高得多。
几乎所有金属卤化物都不会与石英玻璃发生明显化学反映。
因而，金属卤化物基本电性能与高压汞灯相似，汞弧放电决定了它电性能和热损耗，而充入灯管内低气压金属卤化物，决定了灯发光性能。
因此金属卤化物灯兼具备高气压放电灯和低气压放电灯特点。
A，由几种金属原子发出线状光谱分段叠加，以求得高光效，高显色性典型是充钠、铊、铟金属卤化物系列。
钠共振谱线在589-589.6nm，铊共振谱线在535nm，铟共振谱线是451nm。
灯光谱由三者在视见函数最大值附加构成。
此类灯光效约为70-80lm/W，色温3800-4200K，显色指数70-75，惯用于普通照明，灯寿命可达数千小时。
B，充入钪、钠卤化物光谱，也呈多线光谱叠加钪、钠系金属卤化物灯是金属卤化物灯中光效最高（约90-100lm/W），同步显色指数也较好品种，Ra可达60-70，色温范畴3600-4200K，因而使用较广。
C，充入能在可见光某些发出大量密集谱线金属卤化物灯稀土类金属如镝、钬、铥光谱谱线间隙很小，可以以为是持续。
因而，采用此类金属卤化物灯，显色性较好。
但是，稀土金属卤化物蒸气压都比较低，为了提高灯内稀土金属卤化物分压强，灯管壁温度就要提高，也就是说管壁负载较大。
这样，灯寿命就必然缩短。
充镝钬卤化物灯，光效约在70-80lm/W，显色指数为80-95，色温3800-5600K。
气体放电现象:
将一对平板电极放在密封容器中，抽去空气并充入一定量其她气体，并在两电极间加上一种可变电压，测量通过放电管电流和电压之间关系，得到曲线就称为气体放电全伏-安特性。
从图中可以看出，放电管两端刚开始加上电压时，电压较低，放电管中只有薄弱电流通过，其电流为管内原始电子或正离子产生，称为剩余电离。
这些带电粒子在电场作用下形成电流随电压增长而增长，相应图中OA段。
当电压继续上升时，由于带电粒子数目不多，当所有由于剩余电离产生带电粒子所有到达电极后，电流就饱和了。
这就是说，电压升高，电流不再增长，相应图中AB段。
电压再升高时，放电管中电子受电场加速，自由电子速度越来越大，当它们与中性原子、分子碰撞时，也许会使分子、原子电离。
而电离产生新自由电子和离子也在电场中加速，并通过碰撞也许产生更多分子、原子电离。
相应图中BD段，此段放电又称为繁流放电或雪崩放电。
当电压升高到B点时，由于雪崩放电，电流突然增长，正离子质量大能量高，剧烈轰击阴极，可以使阴极发射足够电子来，这就是图上D点。
这时咱们称为放电着火或击穿，相应于D点电压称为着火电压（Vz）。
当放电达到D点后来，由于阴极在正离子轰击下发出大量电子，放电管电流突然增长，放电击穿，电压迅速下降，放电自动地过渡到EF段。
在这一段放电发出明亮辉光，故此段被称为辉光放电。
在辉光放电EF段中，还只是有一某些阴极受正离子轰击而发射电子，因此电流增长时，阴极发射也随着增长，因而电压不变或变化很小。
这一段称为正常辉光放电。
当整个阴极都用于发射后，再要增长电流，阴极发射电流密度必要增长，这时电压就得升高。
这就是图上FG段，这段放电称为异常辉光放电。
其后，如果再要使放电电流增长，发射电极电子密度要高，也就是要大量正离子轰击阴极，使阴极发热而称为热电子发射。
此时电流迅速增长，由于有热阴极电子发射，电压反而下降，这就是GH段。
此段由于放电特性发生了突变，咱们称这段放电为弧光放电。
在OC段，如果去掉剩余电离，电流及时停止，因此咱们称这段为非自持放电。
在D点放电着火后来，如去掉剩余电离，放电仍将是稳定，咱们称着火后来放电为自持放电。
非自持放电由于没有放电光辉，又称它为暗放电。
暗放电电流大概在10-6A如下，辉光放电电流在10-6~10-1A，而弧光放电电流在10-1A以上。
固体发光光源
白光LED
发白光LED有着最诱人发展前景，但半导体材料发光机理决定了单一LED芯片不也许发出持续光谱白光，要采用其他办法来合成白光，当前有几种方式发展较快：
A，直接将红、绿、蓝三种颜色LED芯片构成一组，实现白光。
其安装构造比较复杂，并且各色LED驱动电压、发光效率及配色特性不同，温度特性也存在差别。
B，在蓝色LED芯片种涂敷高效黄色荧光粉，蓝光及被蓝色激发荧光粉所发射黄光经调控后可得到各种色温白光。
其安装构造简朴，发光效率高。
但低色温LED显色指数难以超过80。
C，在紫外LED芯片中涂敷红、绿、蓝三基色荧光粉，荧光粉被紫外光激发产生白光。
和低压荧光灯中运用253.7nm紫外光激发荧光粉稍有不同是，LED中要比三基色荧光粉在更低能量紫外激发有较高发光效率。
半导体发光二极管基本原理与特性与白炽灯和气体放电发光不同，半导体发光二极管发光原理是一种光电转换过程。
普通半导体发光二极管材料大某些为III-V族半导体以及II-VI族材料。
配图为III-V及II-VI族材料能隙与晶格常数关系图，由图可知这些材料涉及范畴由红光到紫外线，当前红光材料重要是AlGaInP而蓝绿光及紫外线重要材料是AlGaInN。
虽然II-VI族材料也可以得到红光及绿光，但是这些材料极为不稳定，因此当前所用发光材料大某些是III-V族。
发光效率与材料与否为直接带隙材料关于，GaN-InN-AlN、GaAs、InP、InAs与GaAs为直接带隙材料，这些材料导带最低点和价带最高点在k空间中是上下直接相应，因此电子与空穴可以进行有效复合而发光，如配图a所示。
配图b为间接带隙材料，其导带最低点与价带最高点在k空间不在同一位置，因此电子与空穴进行复合时，还需要声子参加，因此发光效率低。
当前发光二极管用都是直接带隙材料。
◆发光二极管事实上是一种半导体p-n结，当一种正向偏压施加到p-n结两端时，使结势垒减少，p区正电荷将向n区扩散，n区电子也向p区扩散，同步在两个区域形成非平衡电子积累。
对于p-n结系统，注入到价带中非平衡空穴要与导带中电子复合，其中多余能量将以自发辐射方式输出。
对于GaAs等半导体材料，其禁带宽带所相应放光波长正好处在380-780nm可见光区域，从而为LED发展和应用开辟了辽阔空间。
色度学基本
◆Grassmann定律
1854年Grassmannn总结关于颜色混合定性性质1，人视觉只能辨别颜色三种变化，明度，色调、饱和度；2，由两种成分构成混合色中，如果其中一种持续变化则混合色外貌也持续变化；3，颜色外貌相似光，不论其光谱构成与否同样，在颜色混合中具备相似效果。
即凡是在视觉上相似颜色都是等效；4，混色是总亮度等于构成此混合色之各种成分亮度总和，此为亮度相加定律；
颜色三个特性：
Luminance（亮度or明度）、Hue（色相or色调）、Saturation（饱和度）。
明度是指刺激物强度作用于眼睛所发生效应，人眼直接感受到物体明亮限度。
色调是彩色最重要特性。
由物体反射光线中以哪种波长占优势来决定。
饱和度是指颜色鲜明限度。
如饱和度高，则物体呈现深色，如深红、深绿。
是颜色色调体现限度，取决于反射光波长范畴狭窄性（纯度）。
混色（颜色合成）同色异谱：
光谱不同光线，在某种条件下能引起人眼相似颜色感觉。
实验证明，所有光色都可以用红、绿、蓝三基色以恰当比例混合得到；加法混色同步加色法：
R、
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