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法律研究LED 和光電二極體的區別
LED 和光電二極體都是基於半導體的電子器件，其功能是透過光能和電能的相互作用來實現的。LED 將電能轉換為光能，而光電二極體將光能轉換為電能。因此，LED 和光電二極體在工作方式上存在很大差異。
在本文中，我們將重點介紹 LED 和光電二極體之間所有主要差異。讓我們首先了解一些基礎知識，以便更容易理解它們之間的區別。
什麼是 LED？
LED 代表發光二極體。LED 本質上是一種 PN 結半導體二極體，當對其供電時會發出光。LED 的工作原理基於電致發光原理。電致發光原理指出，當電場與物質的原子間粒子相互作用時，就會發出光。這種發出的光可能是可見光、紫外線或紅外線。
LED 與普通的半導體二極體一樣，也包含一個 PN 結，唯一的區別是 LED 的 PN 結被透明材料覆蓋，以便在正向偏置時將發出的光從結點引匯出來。在實踐中，用於製造 LED 的最常見的半導體材料是砷化鎵、磷化銦、磷化鎵等。用於 LED 製造的材料的選擇是基於發出的光的顏色。
典型的 LED 包含兩個電極，即陽極和陰極。陽極是連線到 P 區的金屬端子，而陰極是連線到 N 區的金屬觸點。當陽極連線到電池的正極，陰極連線到電池的負極時，則稱 LED 為正向偏置，因此會發出光。應始終牢記，LED 的反向偏置會導致其永久損壞。
LED 發光主要是由於器件中載流子（即空穴和電子）的複合。也就是說，當 LED 正向偏置時，外部施加的電場會加速電子和空穴向 PN 結移動，在那裡它們會發生複合。由於複合，能量以熱量（在 LED 中非常小）和光的形式釋放。
LED 廣泛應用於多種應用中，例如普通照明、車輛前照燈、手電筒、顯示屏等。
什麼是光電二極體？
一種將光能轉換為電能的 PN 結半導體二極體稱為光電二極體。光電二極體的工作原理基於光電導原理。根據光電導原理，當一束高能量的光照射到光電二極體的 PN 結時，會在結點產生載流子（電子和空穴）。這些載流子從光中獲得能量並移動。因此，光電二極體中載流子的移動導致電流流過二極體。
光電二極體設計為在反向偏置模式下工作。與 LED 一樣，光電二極體也具有兩個端子，即陽極和陰極。在光電二極體的情況下，陽極連線到負極，陰極連線到要充電的電池的正極。
一旦光電二極體的 PN 結受到高能量光的照射，就會提高結點的溫度並導致在耗盡區產生電子和空穴。這些電子和空穴從光中獲得能量並向相反的方向移動。因此，電子和空穴的移動會產生電流。光電二極體產生的電流與光的強度成正比，即高強度的光會產生大量的電子-空穴對，從而產生大的電流。
光電二極體用於多種實際應用中，例如太陽能電池板、安全裝置、自動快門控制、光纖鏈路、X 射線檢測等。
LED 和光電二極體的區別
LED 和光電二極體都是 PN 結半導體二極體，但它們之間存在一些差異，如下表所示：
| 差異依據 | LED | 光電二極體 |
|---|---|---|
| 定義 | 將電能轉換為光能的 PN 結半導體二極體稱為 LED（發光二極體）。 | 將光能轉換為電能的 PN 結半導體二極體稱為光電二極體。 |
| 工作原理 | LED 基於電致發光原理工作。 | 光電二極體基於光電導原理工作。 |
| 電路符號 |
|
|
| 偏置模式 | LED 僅在正向偏置下工作。 | 光電二極體僅在反向偏置下工作。儘管它們也可以正向偏置。 |
| 主要功能 | LED 的主要功能是發光。 | 光電二極體的主要功能是發電。 |
| 半導體材料 | LED 由砷化鎵 (GaAs)、磷化鎵 (GaP)、磷化銦 (InP) 等半導體材料製成。 | 大多數光電二極體由矽、鍺和砷化銦鎵等材料製成。 |
| 漏電流 | LED 不會出現漏電流，因為它們始終正向偏置。 | 在沒有外部光線的情況下，光電二極體存在漏電流。這種漏電流稱為暗電流。 |
| 反向偏置的影響 | LED 的反向偏置會導致其永久損壞。 | 反向偏置不會損壞光電二極體，因為它專門設計用於在反向偏置下工作。 |
| 物理結構 | LED 被透明材料（如環氧樹脂）覆蓋，呈圓頂狀結構，以便將光散射到各個方向。 | 光電二極體的結構包含一個透鏡，用於將光聚焦到 PN 結上。 |
| 無輸入時的輸出 | 在 LED 的情況下，在沒有電輸入的情況下，沒有光輸出。 | 在光電二極體中，當輸入光不可用時，存在少量電輸出，即暗電流。 |
| 應用 | LED 用於區域照明、顯示屏、車輛前照燈、指示燈、手電筒等。 | 光電二極體用於太陽能電池板、光耦合器、光通訊、自動快門控制、煙霧探測器以及許多其他光敏應用。 |
結論
LED 和光電二極體之間最顯著的區別在於它們的功能方式。LED 將電能轉換為光能，而光電二極體將光能轉換為電能。
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