红外发光二极管（红外发射管）是只有一个PN结的半导体器件，它与普通发光二极管(如:红、绿、黄、发光二极管〕结构原理与制作工艺基本相同，只是所用的材料不同。制造红外发光二极管材料有砷化镓、砷铝化镓等，其中应用最多的是砷化镓。
在一块砷化镓半导体中，采用半导体掺杂工艺使其一部分为P型半导体；另一部分为N型半导体。在P型和N型半导体交界面就形成半导体PN结。与上一节介绍的PN结一样，P区多数载流子为空穴，少数载流子为电子；N区多数载流子为电子，少数载流子为空穴，并且具有一定的内电场，其能带结构如图2.3(a)所示。
当给这个PN结加上正向电压时(P区接正电压，N区接负电压)，在外加电压的作用下，内电场被抵消.这样区的多数载流子（电子)在外电场的作用下注入P区，同时，P区的多数载流子(空穴)在外电场的作用下注入N区。如图2.3(b)所示。
实际上，外加正向电压作用就是加强了多数载流子的扩散运动。这些注入P区的电子和注入N区的空穴，对于注入区来讲都是非平衡少数载流子。这些非平衡少数载流子不断与注入区的多数载流子复合，将原来从外加电场吸收的能量以光子的形式释放，从而发出光来。这种发光过程叫辐射复合。这与导带中的电子到价带上与空穴复合一样，要释放出禁带宽度EG大小的能量，这种能量的释放是以发光的形式来进行的。这就是PN结发光的基本原理。
发光二极管发出的光波波长与所用材料禁带宽度EG有关。发光波长与半导体材料的禁带宽度EG之间的关系为：砷化镓材料的禁带宽度五EG〜1. 43eV，所以砷化镓红外发光二极管的发光波长～0.89um，为不可见的近红外光。用砷化镓材料制成的红外发光二极管的发光效率较高，可达3%，如果输入100mW的电功率，可获得3mW的红外光输出。另外，釆用半导体制作工艺,还可以在一定范围内控制器件的发光波长。
红外发光二极管一般采用环氧树脂、玻璃、塑料等透明材料封装，除白色透明材料封装外，还可见到用蓝色透明材科封装的发光二极管。红外发光二极管按发光功率的大小，可分为小功率
(几mW)、中功率（几十mW）、大功率（几百mW）三种。另外，红外发光二极管除顶面发光型，还有侧面发光型。小功率管一般采用全塑封装，也有部分是釆用陶瓷底座，顶端用玻璃或环氧树脂透镜封装的，中大功率管一般采用带螺纹金属底座，以便安装散热片，随着发光功率的提高，相应的管子的体积也增大。图2.4列出了几种红外发光二极管的封装形式。
由图2.4可以看出，红外发光管的封装有透镜式和平头式， 透镜式具有聚光作用，可以使发射光束集中，具有一定的指向性，常见的以透镜封装形式居多。
在一块砷化镓半导体中，采用半导体掺杂工艺使其一部分为P型半导体；另一部分为N型半导体。在P型和N型半导体交界面就形成半导体PN结。与上一节介绍的PN结一样，P区多数载流子为空穴，少数载流子为电子；N区多数载流子为电子，少数载流子为空穴，并且具有一定的内电场，其能带结构如图2.3(a)所示。
当给这个PN结加上正向电压时(P区接正电压，N区接负电压)，在外加电压的作用下，内电场被抵消.这样区的多数载流子（电子)在外电场的作用下注入P区，同时，P区的多数载流子(空穴)在外电场的作用下注入N区。如图2.3(b)所示。
实际上，外加正向电压作用就是加强了多数载流子的扩散运动。这些注入P区的电子和注入N区的空穴，对于注入区来讲都是非平衡少数载流子。这些非平衡少数载流子不断与注入区的多数载流子复合，将原来从外加电场吸收的能量以光子的形式释放，从而发出光来。这种发光过程叫辐射复合。这与导带中的电子到价带上与空穴复合一样，要释放出禁带宽度EG大小的能量，这种能量的释放是以发光的形式来进行的。这就是PN结发光的基本原理。
发光二极管发出的光波波长与所用材料禁带宽度EG有关。发光波长与半导体材料的禁带宽度EG之间的关系为：砷化镓材料的禁带宽度五EG〜1. 43eV，所以砷化镓红外发光二极管的发光波长～0.89um，为不可见的近红外光。用砷化镓材料制成的红外发光二极管的发光效率较高，可达3%，如果输入100mW的电功率，可获得3mW的红外光输出。另外，釆用半导体制作工艺,还可以在一定范围内控制器件的发光波长。
红外发光二极管一般采用环氧树脂、玻璃、塑料等透明材料封装，除白色透明材料封装外，还可见到用蓝色透明材科封装的发光二极管。红外发光二极管按发光功率的大小，可分为小功率
(几mW)、中功率（几十mW）、大功率（几百mW）三种。另外，红外发光二极管除顶面发光型，还有侧面发光型。小功率管一般采用全塑封装，也有部分是釆用陶瓷底座，顶端用玻璃或环氧树脂透镜封装的，中大功率管一般采用带螺纹金属底座，以便安装散热片，随着发光功率的提高，相应的管子的体积也增大。图2.4列出了几种红外发光二极管的封装形式。
由图2.4可以看出，红外发光管的封装有透镜式和平头式， 透镜式具有聚光作用，可以使发射光束集中，具有一定的指向性，常见的以透镜封装形式居多。
