發(fā)光二極管資料教學課件

⑩上洛大學SHANGHAIUNIVERSITYLED(Lightemittingdiode)發(fā)光二極管光源LED半導體光放大器半導體注入激光器⑩上洛大學SHANGHAIUNIVERSITY1、定義:發(fā)光二極管(LED)是一種固態(tài)發(fā)光,是利用半導體或類似結構把電能轉換成光能的元件,屬于低場下的注入式電致發(fā)光2、特點:B(亮度)高,室溫下,全色LED大屏幕,500010000cd/m2工作電壓低,1-5V,可與Si邏輯電路匹配響應速度快,10-7-10%s彩色豐富,已研制出紅綠藍和黃橙的LED尺寸小,壽命長(十萬小時)·視角寬,96年,達80度;97年,達140度上海大HAN尸ALUNIVERSH·962年GE、Monsanto、BM的聯(lián)合實驗室開發(fā)出了發(fā)紅光的磷神化鎵GaAsP)半導體化合物,從此可見光發(fā)光二極管步入商業(yè)化發(fā)展進程。代早期的重大技術突破是開發(fā)出了AlGaAslED,它能以每瓦10流明的發(fā)光效率發(fā)出紅光。這一技術進步使LED能夠應用于室外信息發(fā)布以及汽車高位剎車燈(CHMSL)設備·1990年,業(yè)界又開發(fā)出了能夠提供相當于最好的紅色器件性能的AlInGaP技術,這比當時標準的GaAsP器件性能要高出10倍1993年,日本科學家中村修二在GaN基片上研制出了第一只藍色發(fā)光二極管由此引發(fā)了對GaN基LED研究和開發(fā)的熱潮朝。·20世紀90年代后期,研制出通過藍光激發(fā)VAG熒光粉產生白光的LED,但色澤不均勻,使用壽命短,價格髙。隨著技術的不斷進步,近年來白光LED的發(fā)展相當迅速,白光LED的發(fā)光效率已經達到38m/W,實驗室研究成果可以達到70m/,大大超過白熾燈,向熒光燈逼近上海大HAN尸ALUNIVERSH半導體照明的發(fā)展非常迅速。統(tǒng)計表明,自上世紀60年代誕生以來,每隔十年,LED成本下降十倍而發(fā)光效率提高十倍。2019年,日本日亞化學(Nichia)實現(xiàn)了150Lm/W的發(fā)光效率,比美國光電工業(yè)發(fā)展協(xié)會(OIDA)設定的目標提早了6年。而幾年前市場憧憬2019年才能商業(yè)化的瓦級單燈,在2019年就已進入商用,目前已相當普及。學二otlANGHAIUNIVERSITY·到20世紀90年代早期,采用銦鋁磷化鎵生產出了桔紅、橙、黃和綠光的LD。在很長的一段時間內都無法提供發(fā)射藍光的LED第一個有歷史意義的藍光LED也出現(xiàn)在90年代早期(日亞公司1993宣布,中村修二博士發(fā)明),再一次利用金鋼砂一早期的半導體光源的障礙物。依當今的技術標準去衡量,它與俄囯以前的黃光LED一樣光源暗淡?！?0年代中期,出現(xiàn)了超亮度的氮化鎵(GaN)LED。當前制造藍光LED的晶體外延材料是氮化銦鎵(IngaN)。氮化銦锿LED可以產生五倍于氨化鎵LED的光強。·超亮度藍光芯片是白光LED的核心,在這個發(fā)光芯片上抹上熒光磷,然后熒光磷通過吸收來自芯片上的藍色光源再轉化為白光,利用這種技術可制造出任何可見顏色的光·近期開發(fā)的LED不僅能發(fā)射出純紫外光而且能發(fā)射出真實的“黑色”紫外光LED的發(fā)展不單純是它的顏色還有它的亮度,像計算機一樣,遭守摩爾定律的發(fā)展,即毎隔18個月它的亮度就會增加一倍,曾經暗淡的發(fā)光二極管現(xiàn)在真正預示著LED新時代的來臨。上該大S山MC七F白光LED基本上有兩種方多晶片型,將紅綠藍三種LED封裝在起,同時使其發(fā)光而產生白光單晶片型。是把藍光或者紫光、紫外光的LED作為光源,在配合使用熒光粉發(fā)出白光。進步分成兩類:1、是發(fā)光源使用藍光LED,以460nm波長的藍光晶粒涂上一層YAG繭光物質。便可得出所需的白光(日亞專利)2、是使用近紫外和紫外光,豐田合成(Toyodagosei)與東芝所共同開發(fā)的白光LED,是采用紫外光LED與螢光體組合的方式。其發(fā)光效率卻仍低于藍光LED與螢光體組合的方式,至于價格與產品壽命,兩者差距不大在過去,只有藍光LED使用GaN做為基板材料,但是現(xiàn)在從綠光領域到近紫外光領用的LED,也都開始使用GaN化合物做為材料了。并且伴隨著白光LED應用的擴大,市場對其效能的期待也逐漸增加。從單純的角度來看,高效率的追求一直都是被市場與業(yè)者所期待的。⑩上洛大學SHANGHAPUNIVERSCurrentLEDTechnologyAxialIntensity100GannAlIngaGaAIAs(DH)GaInNAlInGaPGaP:N4004505055600650700上洛大學SHANGHAIUNIVERSITY半導體發(fā)光二極管工作原理發(fā)光二極管是由Ⅲ-Ⅳ族化合物,如GaAs(砷化鎵)、GaP(磷化鎵)、GaAsP(磷砷化鎵)等半導體制成的,其核心是PN結。因此它具有一般PN結的特性,即正向導通,反向湩截止、擊穿特性。此外,在一定條件下,它還具有發(fā)光特性。在正向電壓下,電子由N區(qū)注入P區(qū),空穴由P區(qū)注入N區(qū)。進入對方區(qū)域的少數(shù)載流子(少子)一部分與多數(shù)載流子(多子)復合而發(fā)光注入式電熒光1.合適的半導體材料;2.pn結的二極管器件結構;3.正偏壓下注入電子空穴對,提供發(fā)光所需能量;4.電子空穴復合,產生自發(fā)輻射,發(fā)射光子。⑩上洛大學SHANGHAIUNIVERSITY假設發(fā)光是在P區(qū)中發(fā)生的電子注入導帶發(fā)那么注入的電子與價帶空穴直心接復合而發(fā)光,或者先被發(fā)光中心捕獲后,再與空穴復合發(fā)光。除了這種發(fā)光復合外,還EF光有些電子被非發(fā)光中心(這個空穴選價帶中心介于導帶、介帶中間附近)捕獲,而后再與空穴復合,每N區(qū)結區(qū):P區(qū)次釋放的能量不大,不能形成可見光。發(fā)光的復合量相對于圖1非發(fā)光復合量的比例越大,光量子效率越高。由于復合是在少子擴散區(qū)內發(fā)光的,所以光僅在近PN結面數(shù)m以內產生。⑩上洛大學SHA