高考申論題
109年
[電子工程] 半導體工程
第 八 題
請說明發光二極體之發光機制，並說明主要發光位於二極體之何處。（10分）
📝 此題為申論題
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這是一道關於發光二極體(LED)的基礎物理題。解題兩大核心：1. 發光機制：首先要提到施加「順向偏壓 (Forward bias)」，這會降低PN接面的位能障礙。接著描述載子注入：N區的電子與P區的電洞向接面擴散。然後最核心的物理過程是「自發性輻射復合 (Spontaneous emission/Radiative recombination)」：導帶的電子躍遷回價帶與電洞結合，多餘的能量以「光子」的形式釋放出來 (E = h*nu)。(最好強調需使用直接能隙材料 Direct bandgap material)。2. 發光位置：載子復合發生在哪裡？就在兩者交會的地方，也就是「空乏區 (Depletion region)」或稱接面處。在現代化的LED結構中，為了增加效率，這個區域通常會設計成異質接面或量子阱，被稱為「主動層 (Active region)」。
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【考點分析】 本題考查發光二極體（Light-Emitting Diode, LED）的核心物理原理，包含載子注入、輻射復合機制，以及元件內部物理反應的空間位置。 【理論/法規依據】
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