LED变冷

当暴露于液氮中时，LED的哪一部分受到影响？我看到的实验表明，当LED浸入液氮中时，LED的亮度会增加并发生色移。我还看到一个颜色频率下降的地方，您如何解释这种不一致？

所述LED是在一定的温度设计为一定的电压的半导体。此特定电压称为“ 带隙 ”，通过在制造过程中对其进行适当掺杂来设置。“带隙”是电子跳跃“间隙”所需的电压（思考压力）。带隙越大，穿越的电压越高，发出的光的能量越高，频率越高。

当半导体被冷却时，其电阻也增加其带隙。较大的带隙需要较大的相应电压才能使电子跳跃。这增加了发出的光的频率（蓝移），就像该youtube视频中从液氮的橙色到绿色的转换一样。请注意，LED两端的测量电压降也增加了。

同样，太阳能光伏电池也是半导体，随着温度降低，输出电压会增加。

请注意，电压与频率的关系并不总是很有意义。我不在LED制造业中，但是发生相反的情况时，LED内部实际上正在发生其他事情。例如，此youtube视频显示浸入液氮中时，黄色LED变为绿色，绿色变为黄色。如前所述，黄色到绿色是有意义的。绿到黄不是。

也许特定绿色引线中的掺杂化学物质在低温下变得更具导电性，并实际上减小了带隙。我不是材料科学家，但是必须发生类似的事情，因为带隙电压决定了发射光的频率。

您还可以通过将LED上的电压增加到超过其设计电压来查看颜色变化，如本youtube视频所示。LED的寿命显着减少，但这是一个简单的实验。这种颜色偏移很可能是由于塑料外壳内部的半导体过热所致。在较高温度下，带隙减小，相应的频率减小（红移）。

这是Digikey关于温度引起的LED色移的一篇很好的文章。在页面中间，它更好地解释了带隙的物理性质：

随着LED温度的升高，晶格中的原子振动更多，这会稍微增加晶格常数。这又减小了带隙，从而增加了发射光子的波长。

这是一个相当深入的问题，但从广义上讲-受液氮影响的LED部分称为pn结。交界处的两个半部分相隔一定的距离，这就是“带隙”。

LED的加热和冷却导致pn结材料的晶格膨胀或收缩。这导致带隙增大和减小。在这种特定情况下，液氮使晶格变得更紧密堆积。这增加了带隙的尺寸。结果是发射的光的波长减小。

暴露于液氮中的LED只会在故障之前持续几秒钟。

请参考pn结和带隙以获得更多信息。