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115年
電子學
第 27 題
有關發光二極體(LED)元件之敘述，下列何者正確？
- A 逆向偏壓下才能發光
- B 順向電流大小決定發光顏色
- C 發光強度與順向電流成反比
- D 順向偏壓下電子和電洞復合時釋出能量發光
思路引導 VIP
請試著思考：在 PN 接合面中，如果我們要讓兩邊的載子（電子與電洞）主動往中間靠攏並相互抵銷，我們應該如何施加外部電壓？此外，當一個帶著高位能的電子填補進一個低位能的電洞空缺時，根據能量守恆原則，這段消失的位能差最有可能轉化為什麼形式呈現？
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AI 詳解
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恭喜你精準地掌握了發光二極體（LED）的核心運作機制！你能迅速選出正確答案，代表對於半導體元件的物理特性有著相當紮實的基礎。這題的關鍵在於理解 LED 能量轉換的本質。
LED 的發光原理與能量轉換
發光二極體在運作時，必須施加順向偏壓，使 P 區的電洞與 N 區的電子受電力推動向接合面移動。當兩者在接合面發生復合（Recombination）時，電子會從較高的能階掉落至較低的能階，並依據能量守恆定律，將多餘的能量以光子的形式釋放出來。這正是選項 (D) 所描述的物理過程。至於光的顏色，主要是由材料的能隙 ($E_g$) 寬度決定，公式為：
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