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4.1 发光二顿管(LED)
发光二极管LED(Light-Emitting Diode)是由电能转换为光能的一种半导体器件。其结
构示意图如图4.1 -1所示。其主要制造材料是磷砷化镓(GaAsP)、磷化镓(GaP)、氮化
镓( GaN)和砷化镓(GaAs)的混合晶体。在某些半导体中自由电子与空穴复合时，将产
生光的辐射，而且不同的半导体材料；。其辐射光的颜色也不同。例如，磷砷化镓（GaAsP）
发红光，磷化镓( GaP)友绿光，氮化镓(GaN)发蓝光，而砷化镓(GaAs)发出不可见
的红外线等。图4.1 -2所示曲线为不同材料的光谱特性。
发光二极管的辐射功率近似与导通电流成正比，并且随半导体结温的上升而下降。它的
响应时间很短。发光二极管在正向偏置电压下工作。
辐射光PN结
图4.1 -1发光二极管的结构
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波长/nm
图4.1 -2辐射光与材料的关系
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1．LED的工作原理
在正向偏置电压作用下，将使N型半导体中的多数载流子——电子向P区渗透，而P
型半导体中的多数载流子——空穴向N区渗透。进入这两个区域的载流子同时又要复合，
并释放出能量，这一能量将转化成光能形式释放出来。光的辐射首先在PN结形成，然后穿
越很薄的P区(约1.5 ym)向外辐射光能。为了限制发光二极管的工作电流，可以串联一
个限流电阻。不同的发光二极管，其导通门限电压也不同，约在1. 35—2.5 v之间。发光二
极管的反向击穿电压约在3—6 V之间。图4.1 -3所示为发光二极管的电路符号及其伏安特
性曲线。
在采用交流电压驱动时，为了使发光二极管承受的反向电压不超过最大允许值，可以将
一个硅二极管与发光二极管串联起来，或者将两个发光二极管并联起来使用。
┏━━━━━━┳━┓
┃ /F/mA1 ┃ ┃
┃ 50 ┃ ┃
┃ 25 ┃ ┃
┗━━━━━━┻━┛
-6 -4 -2 0 2 4 U/V
(b)
图4.1 -3发光二极管的电路符号和伏安特性曲线
2．LED显示器
发光二极管可以用作光源发生器、显示器或信号
灯和刻度显示。这里只对LED作为显示器的应用作一
简单介绍。
将多个LED相互组合起来，可以组成一个显示区
域，按不同的控制，各LED可以分别发光以显示出不
同的符号（字毋、数字、特殊符号等）。图4.1 -4 (a)
所示为一块5 x7的LED显示器，图中显示的是字母
“A”。
如果只需要显示数字，则可以采用分段显示器，
常用的分段显示器为7段数码显示器，如图
4.1 -4 (b)所示。
图4.1 -4 LED显示器
(a)5x7 LED显示器；
(b)7段LED数码管
总之，LED显示器具有使用寿命长、读出角度大
（约为1500）、体积小、辉度高和视差小等优点，广泛应用于指示灯、显示器、光源等场合。
146电子技术基础
4.2 阴顿射线管( CRT)
显像管是实现电光转换、形成光学图像的一种电真空器件。它靠管内电子枪所形成的聚
焦电子束轰击荧光屏而形成明亮可见的图像。
显像管与实验室中用于显示信号波形的示波管一样，都是由阴极发射电子流，并由电子
枪将阴极所发射的电子流聚焦成射线状的电子束，因此常称为阴极射线管，一般用阴极射线
管的英文缩写CRT (Cathode Ray Tube)来表示。由于其管内电子是聚焦成束的，所以又称
为电子束管。
阴极射线管出现至今已有约百年的历史，在雷达、电视、波形显示等方面得到了广泛
应用。
4. 2.1显像管的基本结构
显像管有多种类型，其外形尺寸、内部结构各不相同，但显像管都包括管壳、电子枪、
荧光屏和偏转系统等几个基本组成部分，如图4.2 -1所示。
图4.2 -1 CRT的结构和电路符号
1．管壳
显像管的管壳用玻璃制成，包括管底（屏面）、锥体、管颈和芯柱四部分。整个管壳是
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密封的，管内可保持所必须的真空度。玻壳具有足够的强度和抗爆性。
玻壳各部分，尤其是屏面的形状和曲率经过特殊的设计。屏面玻璃具有良好的透明度。
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民用航空器维修基础系列教材 电子技术基础(88)
