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發(fā)光二極管的核心部分是由P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體組成的晶片，在P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體之間有一個(gè)過(guò)渡層，稱為PN結(jié)。在某些半導(dǎo)體材料的PN結(jié)中，注入的少數(shù)載流子與多數(shù)載流子復(fù)合時(shí)會(huì)把多余的能量以光的形式釋放出來(lái)，從而把電能直接轉(zhuǎn)換為光能。PN結(jié)加反向電壓，少數(shù)載流子難以注入，故不發(fā)光。當(dāng)它處于正向工作狀態(tài)時(shí)（即兩端加上正向電壓），電流從LED陽(yáng)極流向陰極時(shí)，半導(dǎo)體晶體就發(fā)出從紫外到紅外不同顏色的光線，光的強(qiáng)弱與電流有關(guān)。
高亮度單色發(fā)光二極管和亮度單色發(fā)光二極管使用的半導(dǎo)體材料與普通單色發(fā)光二極管不同，所以發(fā)光的強(qiáng)度也不同。通常，高亮度單色發(fā)光二極管使用砷鋁化鎵（GaAlAs）等材料，亮度單色發(fā)光二極管使用磷銦砷化鎵（GaAsInP）等材料，而普通單色發(fā)光二極管使用磷化鎵（GaP）或磷砷化鎵（GaAsP）等材料。
LED用作袖珍計(jì)算器。數(shù)字手表和電子儀表的數(shù)字顯示，一般為七段顯示。但對(duì)臺(tái)式計(jì)算器,更靈活的顯示方式（產(chǎn)生全文字-數(shù)字）是35點(diǎn)矩陣，其中LED裝成7×5陣列。35點(diǎn)矩陣價(jià)格較高、驅(qū)動(dòng)電路復(fù)雜，其應(yīng)用不及七段顯示器件廣泛。 光耦合器件 GaAs（或GaAsP）LED和Si－PN結(jié)探測(cè)器相結(jié)合，可以制成許多新型器件，進(jìn)行光-電和電-光的傳遞，通常稱為光耦合器件。熟知的是光耦合隔離器，它高速、可靠并可提供高至2.5千伏的電隔離。GaAsLED與Si晶體管相結(jié)合制成穿孔卡片或磁帶的光電子讀數(shù)頭，比鎢絲燈徑向分布可靠、穩(wěn)定、抗震和功耗小。采用光耦合器件的汽車點(diǎn)火裝置，省油、易起動(dòng)、工作平穩(wěn)。GaAlAs負(fù)阻發(fā)光二極管可用作發(fā)光開(kāi)關(guān)、可控發(fā)光整流器和光波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換等。
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