第4章 发光二极管(LED)分析
LED发光二极管原理(图文)讲解学习
LED发光二极管原理（图文）半导体发光器件包括半导体发光二极管（简称LED）、数码管、符号管、米字管及点阵式显示屏（简称矩阵管）等。
事实上，数码管、符号管、米字管及矩阵管中的每个发光单元都是一个发光二极管。
一、半导体发光二极管工作原理、特性及应用（一）LED发光原理发光二极管是由Ⅲ-Ⅳ族化合物，如GaAs（砷化镓）、GaP（磷化镓）、GaAsP（磷砷化镓）等半导体制成的，其核心是PN结。
因此它具有一般P-N结的I-N特性，即正向导通，反向截止、击穿特性。
此外，在一定条件下，它还具有发光特性。
在正向电压下，电子由N区注入P区，空穴由P 区注入N区。
进入对方区域的少数载流子（少子）一部分与多数载流子（多子）复合而发光，如图1所示。
假设发光是在P区中发生的，那么注入的电子与价带空穴直接复合而发光，或者先被发光中心捕获后，再与空穴复合发光。
除了这种发光复合外，还有些电子被非发光中心（这个中心介于导带、介带中间附近）捕获，而后再与空穴复合，每次释放的能量不大，不能形成可见光。
发光的复合量相对于非发光复合量的比例越大，光量子效率越高。
由于复合是在少子扩散区内发光的，所以光仅在靠近PN结面数μm以内产生。
理论和实践证明，光的峰值波长λ与发光区域的半导体材料禁带宽度Ｅg有关，即λ≈1240/Eg（mm）式中Eg的单位为电子伏特（eV）。
若能产生可见光（波长在380nm紫光～780nm红光），半导体材料的Eg应在3.26～1.63eV之间。
比红光波长长的光为红外光。
现在已有红外、红、黄、绿及蓝光发光二极管，但其中蓝光二极管成本、价格很高，使用不普遍。
（二）LED的特性1．极限参数的意义（1）允许功耗Pm:允许加于LED两端正向直流电压与流过它的电流之积的最大值。
超过此值，LED发热、损坏。
（2）最大正向直流电流IFm：允许加的最大的正向直流电流。
超过此值可损坏二极管。
（3）最大反向电压VRm：所允许加的最大反向电压。
第4章LED点阵屏控制
▪ 显示过程如下：
▪ 首先在P0口送出第一个行码00H，在P2口送出一个 列控制码01111111；
▪ 再在P0口送第二个行码00H，在P2口送出一个列控 制码10111111；
▪ 再在P0口送第三个行码3EH，在P2口送出一个列控 制码11011111；
▪ 再在P0口送第二个行码41H，在P2口送出一个列码 11101111；
3
00H，00H，22H，49H，49H，49H，36H，00H
4 00H，00H，0CH，14H，24H，7FH，04H，00H
5
00H，00H，72H，51H，51H，51H，4EH，00H
6
00H，00H，3EH，49H，49H，49H，26H，00H
7
00H，00H，40H，40H，40H，4FH，70H，00H
0x44,0x7C,0x4C,0x18,0x10,0x24,0x7C,0x04,/*"N"*/
▪
}
▪
};
▪ uchar disloc[4]={0x7F,0xFF,0xFF,0xFF};
▪ void delay(uchar i)
▪{
▪ uchar j,k;
▪ for(j=i;j>0;j--)
▪ for(k=50;k>0;k--);
8
00H，00H，36H，49H，49H，49H，36H，00H
9
00H，00H，32H，49H，49H，49H，3EH，00H
▪ 要显示数字0~9，但一个8×8点阵 在同一时间只能显示其中一个数字， 作为演示程序，设定每隔1秒变换一 个显示数字，即每个数字将连续显 示1秒，然后再换为下一个数字显示。
▪ 4.1任务描述 ▪ 4.2 单个字符的显示 ▪ 4.3 典型案例
半导体器件物理课后习题解答
半导体器件物理课后作业第二章对发光二极管（LED）、光电二极管（PD）、隧道二极管、齐纳二极管、变容管、快恢复二极管和电荷存储二极管这7个二端器件，请选择其中的4个器件，简述它们的工作原理和应用场合。
解：发光二极管它是半导体二极管的一种，是一种固态的半导体器件，可以把电能转化成光能；常简写为LED。
工作原理：发光二极管与普通二极管一样是由一个PN结组成，也具有单向导电性。
当给发光二极管加上正向电压后，从P区注入到N区的空穴和由N区注入到P区的电子，在PN结附近数微米内分别与N区的电子和P区的空穴复合，产生自发辐射的荧光。
不同的半导体材料中电子和空穴所处的能量状态不同。
当电子和空穴复合时释放出的能量多少是不同的，释放出的能量越多，则发出的光的波长越短；反之，则发出的光的波长越长。
应用场合：常用的是发红光、绿光或黄光的二极管，它们主要用于各种LED显示屏、彩灯、工作（交通）指示灯以及居家LED节能灯。
光电二极管光电二极管（Photo-Diode）和普通二极管一样，也是由一个PN结组成的半导体器件，也具有单方向导电特性，但在电路中它不是作整流元件，而是把光信号转换成电信号的光电传感器件。
工作原理：普通二极管在反向电压作用时处于截止状态，只能流过微弱的反向电流，光电二极管在设计和制作时尽量使PN结的面积相对较大，以便接收入射光，而电极面积尽量小些，而且PN结的结深很浅，一般小于1微米。
光电二极管是在反向电压作用下工作的，没有光照时，反向电流极其微弱，叫暗电流；当有光照时，携带能量的光子进入PN结后，把能量传给共价键上的束缚电子，使部分电子挣脱共价键，从而产生电子—空穴对，称为光生载流子。
它们在反向电压作用下参加漂移运动，使反向电流迅速增大到几十微安，光的强度越大，反向电流也越大。
这种特性称为“光电导”。
光电二极管在一般照度的光线照射下，所产生的电流叫光电流。
如果在外电路上接上负载，负载上就获得了电信号，而且这个电信号随着光的变化而相应变化。
4-1 控制LED发光二极管隔1秒闪烁
任务4-1 控制LED发光二极管隔1秒闪烁
任务4-1 控制LED发光二极管隔1秒闪烁
1、任务要求： 任务要求： 通过P1.x口线控制外接的LED发光二极管亮1 P1.x口线控制外接的LED发光二极管亮 循环不止。 通过P1.x口线控制外接的LED发光二极管亮1秒、灭1秒，循环不止。 2、相关知识 实现1秒的时间定时可以使用我们之前给大家介绍的CJNE CJNE指令来实现多 实现1秒的时间定时可以使用我们之前给大家介绍的CJNE指令来实现多 层嵌套循环延时，但这种实现方法有两大缺陷： 层嵌套循环延时，但这种实现方法有两大缺陷： 占用了CPU资源； CPU资源 （1）占用了CPU资源； 定时精度低。 （2）定时精度低。 对于精确定时，一般需要采用定时/计数器来实现。 对于精确定时，一般需要采用定时/计数器来实现。 16位加法计数器 1）16位加法计数器 (Timer0)和 (Timer1)； MCS-51单片机集成有两个定时 计数器， T0(Timer0) T1(Timer1) 单片机集成有两个定时/ MCS-51单片机集成有两个定时/计数器，即T0(Timer0)和T1(Timer1)； 定时器和计数器的区别： 定时器和计数器的区别： 定时器与计数器从本质上来说是一致的，都是对脉冲计数，不同的是， 定时器与计数器从本质上来说是一致的，都是对脉冲计数，不同的是， 定时器是对单片机机器周期计数，而计数器则是对单片机引脚T0(P3.4) 定时器是对单片机机器周期计数，而计数器则是对单片机引脚T0(P3.4) 和引脚T1(P3.5)上的输入脉冲计数； T1(P3.5)上的输入脉冲计数 和引脚T1(P3.5)上的输入脉冲计数；
任务4-1 控制LED发光二极管隔1秒闪烁
②利用下面的表达式计算初值，写入TH0、TL0或TH1、TL1。 利用下面的表达式计算初值，写入TH0、TL0或TH1、TL1。 TH0 作计数器时：初值=最大计数值作计数器时：初值=最大计数值-计数次数 作定时器时：初值=最大计数值-定时时间/机器周期 作定时器时：初值=最大计数值-定时时间/ 机器周期=12/fosc(fosc是晶振频率) =12/fosc(fosc是晶振频率 【机器周期=12/fosc(fosc是晶振频率)】 最大计数值由选择的工作方式决定，可选2^13 方式0）、2^16 2^13（ 2^16（ 最大计数值由选择的工作方式决定，可选2^13（方式0）、2^16（方式 ）、2^8 方式2 2^8（ 的方式3 1）、2^8（方式2和T0 的方式3） 若定时/计数器工作在中断方式下，则通过对IE IE寄存器赋值开放相应 ③若定时/计数器工作在中断方式下，则通过对IE寄存器赋值开放相应 中断； 中断； TR0或TR1置 启动定时/计数器。若将GATE位设为1 GATE位设为 ④将TR0或TR1置1启动定时/计数器。若将GATE位设为1，用于检测送到 ________ ________ INT0/ INT1 引脚的正脉冲宽度，只有正脉冲送达中断引脚时才开始运行 引脚的正脉冲宽度， （不常用）。 不常用）。
LED发光材料
一、LED发光材料1.LED发光管（或称单灯）：发光二极管的简称（Light Emitting Diode）。
在某些半导体材料的PN结中，注入的少数载流子与多数载流子復合时会把多餘的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。
PN结加反向电压，少数载流子难以注入，故不发光。
这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管，通称LED。
LED工作电压低（仅1.5V-3V），能主动发光且有一定亮度，亮度又能用电压（或电流）调节，本身又耐冲撃、抗振动、夀命长（10 万小时），所以在大型的显示设备中，目前尚无其他的显示方式与led显示方式匹敌。
2. led模块：由若乾晶片构成发光矩阵，用环氧树脂封装於塑料殻内，常用的为8X8点阵模块。
3.LED集束管：为提高亮度，增加视距，将两只以上至数十个LED晶粒整合封装成一个集束管，作为一个像素。
这种LED集束管主要用於制作间距较大的户外屏，又称为像素筒。
4.表面黏著型（贴片式）LED发光灯（或称SMD LED）：就是LED发光灯的贴焊形式的封装，可用在户内全彩色显示萤幕，可实现单点维护，有效克服马赛克现象。
二、LED显示萤幕1.LED萤幕本体：将LED模块或集束管按照实际需要大小拼装排列成矩阵，配以专用显示电路，直流稳压电源|稳压器，软件，框架及外装饰等，即构成一台LED显示萤幕。
2.萤幕解析度：LED显示萤幕横向像素点数乘以纵向像素点数，即为萤幕解析度。
3.单元板：是显示萤幕的主体组成单元，由发光材料及驱动电路构成。
室内萤幕通常由单元板构成。
4.模组：户外显示萤幕的最小显示单元。
由若乾个发光二极管按照一定的排列顺序，通过焊接、灌胶等工兿封装在固定的模殻里，便成为一个模组。
5.单元箱体：是显示萤幕的主体组成单元，由单元板按一定次序组成。
户外屏通常由单元箱体构成。
三、像素1.像素：LED显示萤幕中的每一个可被单独控制的发光单元称为像素。
2.像素直径：像素直径∮是指每一LED发光像素点的直径，单位为毫米。
半导体激光器和发光二极管
半导体激光器(LD)和半导体发光二极管(LED)
半导体光源的优点：
❖ 体积小、重量轻、耗电少、易于光纤耦合 ❖ 发射波长适合在光纤中低损耗传输 ❖ 可以直接进行强度调制 ❖ 可靠性高
光 纤 通 信 系统
1
第2讲
一. 激光原理的基础知识
1、光的吸收和放大 1）能级和能带
2）能级的光跃迁 3）光的吸收和放大
(1) 边发射结构
这是一种沿着有源区的结平面方向提取光的结构，上 面介绍的条形半导体激光器一般都采用这种结构提取光 。
(2) 面发射结构
这是由表面发射光的结构，它的发射结构又分成水平 腔和垂直腔结构。
光 纤 通 信 系统
29
第2讲
结构特点: 1) 发射方向垂直于或倾斜于PN结平面 2) 形成面发射的机理有多种情况，包括垂直腔型、水平腔型和 向上弯腔型激光器。其中，垂直腔面发射激光器（VCSEL）是 面发射激光器中最有前途的一种激光器 .
光 纤 通 信 系统
该能级被电子占据概率等于50％
该能级被电子占据概率大于50％ 该能级被电子占据概率小于50％
11
第2讲
各种半导体中电子的统计分布
本征半导体 P型半导体 N型半导体
兼并型P型半导体 兼并型N型半导体 双兼并型半导体
光 纤 通 信 系统
12
第2讲
导带
禁带
Ef
价带
(a) 本征半导体
要APC • 高工作速率（达3Gb/s以上) ，高张弛振荡频率 • 易集成，低价格，高产量
光 纤 通 信 系统
32
第2讲
2、量子阱激光器
结构特点：有源区非常薄 量子阱(QW，Quantum Well) 半导体激光器是一种窄
LED发光二极管(深入版)
发光二极管LED一、LED的结构及发光原理50年前人们已经了解半导体材料可产生光线的基本知识，第一个商用二极管产生于1960年。
LED是英文light emitting diode（发光二极管）的缩写，它的基本结构是一块电致发光的半导体材料，置于一个有引线的架子上，然后四周用环氧树脂密封，起到保护内部芯线的作用，所以LED的抗震性能好。
发光二极管是一种将电流顺向通到半导体p-n结处而发光的器件，通常采用双异质结和量子阱结构。
发光二极管的核心部分是由p型半导体和n型半导体组成的晶片，在p型半导体和n型半导体之间有一个过渡层，称为p-n结。
在某些半导体材料的PN结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。
PN结加反向电压，少数载流子难以注入，故不发光。
这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管，通称LED。
当它处于正向工作状态时（即两端加上正向电压），电流从LED阳极流向阴极时，半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线。
1. 烛光、国际烛光、坎德拉（candela）的定义在每平方米101325牛顿的标准大气压下，面积等于1/60平方厘米的绝对“黑体”（即能够吸收全部外来光线而毫无反射的理想物体），在纯铂（Pt）凝固温度（约2042K获1769℃）时，沿垂直方向的发光强度为1 坎德拉。
并且，烛光、国际烛光、坎德拉三个概念是有区别的，不宜等同。
从数量上看，60 坎德拉等于58.8国际烛光，亥夫纳灯的1烛光等于0.885国际烛光或0.919坎德拉。
二、LED光源的特点1. 电压：LED使用低压电源，供电电压在6-24V之间，根据产品不同而异，所以它是一个比使用高压电源更安全的电源，特别适用于公共场所。
2. 效能：消耗能量较同光效的白炽灯减少80%3. 适用性：很小，每个单元LED小片是3-5mm的正方形，所以可以制备成各种形状的器件，并且适合于易变的环境4. 稳定性：10万小时，光衰为初始的50%5. 响应时间：其白炽灯的响应时间为毫秒级，LED灯的响应时间为纳秒级6. 对环境污染：无有害金属汞7. 颜色：改变电流可以变色，发光二极管方便地通过化学修饰方法，调整材料的能带结构和带隙，实现红黄绿兰橙多色发光。
光纤通信第4章
I1
I0 t＝ 0 t＝T
电 流 脉冲
光脉冲
图 4.11 结发热效应
2. 自动温度控制
温度控制的必要性:半导体光源的输出特性受温度影响很大， 特别是长波长半导体激光器对温度更加敏感。为保证输出特性 的稳定，对激光器进行温度控制是十分必要的.
缺点： 动态范围小，功耗较大。
LD
Ib
V1
V2
Uin
Io
电流 源
－UE
图 4.7 射极耦合LD驱动电路图
改进后的LD驱动电路：
改进原因：由于温度变化和工作时间加长，LD的输出光功率 会发生变化。为保证输出光功率的稳定， 必须改进电路设计。
工作原理：
PLD→UPD→(UPD+U in+UR)→UA1→Ib→PLD
PD
LD
－＋A1
Uin
V1
V2
信号参考
－A ＋
2
－U 直流参考
图 4.9 APC电路原理
Ib
－＋A3
V3
－U
4.1.4温度特性和自动温度控制
1. 激光器的温度特性 回顾：激光器的温度特性： 1，激光器输出光功率随温度而变化有两个原因： （1）激光器的阈值电流Ith随温度升高而增大。 （2）外微分量子效率ηd随温度升高而减小。 直接导致后果：输出光脉冲幅度下降。
＋U
LD Ib
PD 检测 器
输出 监测
Uin
V1
UB1 V3
V2
UA1
A1
－ ＋
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可见光的光波波长范围在770-350纳米之间。 波长不同的电磁波，引起人眼的颜色感觉不同。 770-622nm，感觉为红色；622-597nm，橙色； 597-577nm，黄色；577-492nm，绿色；492455nm，蓝靛色；455-350nm，紫色。
11
6
5
第一窗口
4
3
2
1
0。4 0。2
EFp
电子注入
顶层
空穴注入
光 EFn
子 被 吸 收
底层
17
Jn
eDn n p Ln
exp
eV kBT
1
Jp
eDp pn Lp
exp
eV kBT
1
J GR
eniW
2
exp
eV 2kBT
1
inj
产生的光子流为
I ph
In e
Qr
( 0.343 10 3 ) 0.5 1.6 10 19
1.07
1015 s1
33
Ppower (1.071015 s1 )(1.43 )(1.6 1019 J ) 0.245 mW
34
IV. 外量子效率
外量子效率表征的是器件的总的发光效率，也称为表观 效率，即器件从外界来看的总发光效率。
第3章 发光二极管（LED）
1. 引言 2. 制作LED的材料 3. LED工作原理 4. 外量子效率 5. 先进LED结构 6. LED性能的影响因素 7. LED的输出功率和调制带宽 8. 影响LED稳定性的因素
1
史上第一只LED
1962年美国通用电气实验室的Holonyak N博士 研制GaAsP红色LED
13
1. 辐射效率
其定义为：在载流子复合过程中，辐射复合在总的复合 过程中所占的比例。
复
合
过
程
辐射复合，复合率：Rr ,载流子寿命： r 非辐射复合，复合率：Rnr ,载流子寿命：
nr
Qr
Rr
Rr Rnr
14
由于： R n
1
Qr
r
1 1
1
1
r
r nr
28
有声子参与的俄歇过程
29
【例题3.1】
一个LED其主体结构为GaAs材料制作的PN结，工作在300K 室温条件下，GaAs本征半导体载流子密度为2×106cm-3。PN结 的参数如下，求此PN结的注入效率。
电子扩散系数 空穴扩散系数 P区 掺 杂 N区 掺 杂 电子少数载流子寿命 空穴少数载流子寿命
氮气保护的玻璃封装 亮度不够(发光效率<0.1 lm/W) 不便于安装使用,而且很贵
2
LED的发展
1962年
1970年
1991年 1983年
1998年
3
蓝光LED芯片
4
5
I. 引言
LED是通过自发辐射过程发光的器件，与通过受激辐射发光 的半导体激光器相比，其不同之处在于： 结构简单； 价格低廉； 可靠性高。
8
II. LED的材料选择原则
发光器件的材料选择，首先要考虑的是器件的发光效率。 电子-空穴对的复合过程有两种： 辐射复合：产生光子； 非辐射复合：不产生光子，能量以其他形式散失。
在LED的发光过程中，两种辐射机理同时存在，要提高器 件的发光效率，必须尽量使非辐射复合所占比重更小。
间接带隙材料内部的复合过程大多属于非辐射复合，例如 俄歇过程。因而半导体光源的材料绝大多数都是直接带隙材 料，间接带隙材料无法用于制作光源。例如Si和Ge都不能用 于制作半导体光源。
Lp
ND
( e h
1
)2
N A h e
由三种电流的表达式，要增大Jn所占比重，提高注入效 率，应该使P区轻掺杂，N区重掺杂，即使用PN+结。对于这 种结，ND 》NA ,且对于III族或者V族元素，电子迁移率要 远大于空穴迁移率，因此Jn要远大于Jp ，注入效率接近于1。
19
对于异质结，亦存在下列等式：
37
（2）降低菲涅尔损耗；
光子出射
p
n
nr2
nr1
入射光
反射光
透射光
界面处的反射率为R，这种反射损耗称为菲涅尔损耗。
R
nr 2 nr 2
nr1 nr1
2
对于GaAs与空气之间的界面：
nr2 3.66, nr1 1.0 R 33%损耗
38
两种介质的折射率相差越大，界面处的菲涅尔损耗就越高。 降低菲涅尔损耗的措施：在界面处加上一个透明的电介质罩， 尽量减小两种介质的折射率差。
7
LED的划代：
第一代 LED : GaAlAs-LED ,
~ 0.85 0.9m, d 4km,Vm 50Mbits/ s
第二代 LED : InGaAsP-LED ,
1.3m,d ~ 101 102km, Vm ~ 102 103 Mbits / s
改进的LED : 高输出功率 高响应速度 高耦合效率
9
光源的特点和用途
发射光子能量接近于材料带隙； 可见光区域的光子能量范围：1.7eV-2.8eV； 长途通信用光源的光波长在光纤中的损耗要低：1.3和1.55um 局域网通信所用光源成本要低：例如GaAs光源（0.85um）
与光电检测器的制作过程类似，LED也需要利用外延生长技术 生成外延层，在外延层上制作发光区，材料的选择必然受到晶格 匹配的限制。常用材料为GaAs系列和InP系列材料，这两类容 易满足晶格匹配条件，且材料制作工艺成熟。
1.55m : loss ~ 0.2dB/ km 1.3m : loss ~ 0.5dB/ km
C 波段 1525~1565nm 第二窗口
第三窗口
0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.57 1.62
波长——λ（μm）
L波段
普通单模光纤的衰减随波长变化示意图
12
pn
ni2 Nd
( 2106 )2 5 1017
810 6 cm3
扩散长度为：
Ln Dn n ( 30 )(108 ) 1 2 5.47m
Lp Dp p (15)(107 ) 1 2 12.25m
31
eDn n po
inj
GaAs半导体激光器在 300K时的温度特性
106
激光器工作所需要
辐
的典型载流子浓度
射 107 复 合 108 寿
退简并状态
fe fh I
命 109
0
1010 1014 1015 1016 1017 1018 1019 cm3
NB
, r
Qr
1
1 r
nr
在器件设计过程中，P区的掺杂浓度要综合考虑，掺杂浓
度低则注入效率高，但辐射效率下降；掺杂浓度高则辐射效
率提高，而注入效率降低。
22
复合过程
半导体材料中电子-空穴对的复合过程分为两类：辐射复合 和非辐射复合。 辐射复合：
带间复合； 浅杂质-带间复合：浅施主-带间复合、导带-浅受主复合； 激子复合； 施主-受主对复合。
非辐射复合：
俄歇复合； 多声子跃迁； 深能级复合中心复合； 表面复合。
LED
电极
例如，如果用折射率为1.6的透明材料在GaAs光源外部制 作电介质罩，其菲涅尔损耗将从33%降低到15%。
39
（3）降低表面全反射损耗；
在出射面，如果入射光角度大于临界角，光波会以全反射
的形式被反射回器件内部而不是从界面辐射出去。这种损耗
称为全反射损耗。 c 为全反射临界角。
nr2 nr1
Dn 30cm2 /(V s ) Dp 15cm2 /(V s ) N A 51016 cm3 N D 51017 cm3
n 108 s p 107 s
30
【解】 少子浓度为
np
ni2 Na
( 2106 )2 5 1016
810 5 cm3
36
2. 提高出光效率的措施 （1）尽量减小吸收损耗； 容易想到的思路是使用吸收系数小的材料，如间接带隙材 料，但这不是好的办法，因为间接带隙材料辐射效率很低； 可以考虑减小吸收层的厚度，让发光区尽量靠近表面，但 表面陷阱密度高，引起的复合属于非辐射复合，造成器件发 光效率下降； 有效的方法是使用异质结结构，限制层材料带隙比发光区 材料带隙更大，相对于发光区的光子而言是透明的，无吸收。
III. LED的工作原理
正向偏置条件下，注入少数载流子，并与多数载流子复合， 产生光子，光子穿过一定厚度的半导体材料向外辐射，形成 光输出。 ➢正向偏置，注入少数载流子：电子注入P区，空穴注入N区； ➢少数载流子与多数载流子复合，产生光子； ➢光子出射。
描述这一发光过程的效率的参数主要有：辐射效率、注入 效率、出光效率以及内量子效率和外量子效率。
c
sin 1
nr1 nr 2
例如，对于GaAsP材料制作的LED：
nr2 3.6 c 16.20 opt ~ 4%
40
3. 耦合效率
光源发出的光波经过调制变成携带信息的光信号，再耦合 进光纤，才能在光纤中以全反射的形式传输。要提高耦合效 率，就需要设计更好的光源结构，或者采用合适的耦合结构， 使光源发出的光波更好地耦合进光纤。
nr
Qr ~ 1 直接带隙材料
~ 103 102 间接带隙材料 Qr 15