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【分享干货 LED常识点 看这完这篇就够了】PjTime
发布时间:2021-03-26 14:32浏览次数:

做LED这个行业这么久了,许多技能与术语我们城市以为理所虽然,很容易领略,可是细细想又很难系统性隧道出个所以然,所以这次我试着来写一篇LED的根基科普文章,但愿对想相识LED的人有所辅佐,可能就权当是常识的固定了,看到最后会发明,活用这些根基常识,会比想象中更简朴。

发光二极管(LED:Light Emitting Diode)道理先容

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发光二极管的结构

发光二极管(LED)都是利用「化合物半导体」建造,二种以上的元素键结形成的半导体,称为「化合物半导体」。譬喻:砷化镓(GaAs)属于三五族化合物半导体(3A族的镓与5A族的砷)、硒化镉(CdSe)属于二六族化合物半导体(2A族的镉与6A族的硒)等固体质料, 化合物半导体的发光效率极佳,因此我们大多操作它来建造发光组件,譬喻:砷化镓(GaAs)是属于「直接能隙(Direct band gap)」,所以砷化镓晶圆所建造的组件会发光,一般都用来建造发光二极管(LED)、激光二极管(LD)等发光组件。

发光二极管(LED)的结构如图一(a)所示,直插的灯珠外观呈椭圆形,尺寸与一颗绿豆差不多,可是真正发光的部门只有图中的「芯片(chip)」罢了,芯片的尺寸与海边的一粒砂子差不多,这么小的一个芯片就可以发出很强的光,由于发光二极管的芯片很小,所以一片2吋的砷化镓晶圆就可以建造数万个芯片,切割今后再封装,形成如图一(a)的外观,发光二极管的制程与硅晶圆的制程相似,都是操作光刻微影、掺杂技能、蚀刻技能、薄膜生长建造而成。

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▲图一: 发光二极管(LED)的结构与事情道理

发光二极管的根基道理

假如我们将二极管的芯片放大,如图一(b)的氮化镓发光二极管所示,有金属电极,中间有N型与P型的氮化镓与电极,当发光二极管与电池毗连时,电子由电池的负极流入N型半导体,空穴由电池的正极流入P型半导体,电子与空穴在P型与N型的接面处团结,而且由芯片的上方发光,颠末椭圆形的塑料封装外壳,由于椭圆形的塑料封装外壳雷同凸透镜,具有聚光的结果,可以使发出来的光泽「较量会合」。

值得留意的是,真正可以或许使发出来的光泽会合成一束射出的半导体元器件只有「激光二极管(LD)」,要让光泽会合成一束必需要有「谐振腔(Cavity)」的布局才行,关于激光,我今后会做具体先容。

发光二极管的颜色

当我们对差异的化合物半导体质料施加电压时,会使化合物半导体发出「差异颜色的光」,科学家们操作这种道理可以建造出差异颜色的发光组件,如表一所示,简朴说明如下:

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▲表一:发光二极管(LED)质料的种类与发光颜色的干系

外延要领:是指生长化合物半导体的要领,「液相外延(LPE:Liquid Phase Epitaxy)」是利用加热法使化合物半导体熔化为液体,再迟钝冷却形成固体单晶布局;「有机金属化学气相沉积(MOCVD:Metal Organic Chemical Vapor Deposition)」,是利用有机金属与气体,直接喷在砷化镓晶圆上形成单晶薄膜(外延)。

发光颜色:是指肉眼调查发光二极管所放射出来的颜色。

碳化硅(SiC):发光颜色为「蓝绿色」,由于早期并没有可以放射出蓝光的发光二极管,所以大多利用碳化硅(SiC)做为蓝光二极管,可是碳化硅放射出来的颜色并不是真正的蓝色,并且器件的寿命不长(亮度会逐渐变弱),而可以在户外播放真实影像的显示屏必需利用红、绿、蓝三原色组合而成,早期的显示屏没有蓝色(因为没有蓝光的发光二极管),所以只能播放单色显示屏(显示文字或简朴的图形),而不能播放真实的影像。

氮化镓(GaN):

一直到1995年,日今日亚化学公司中村修二博士团队才成长出「氮化镓(GaN)」发光二极管,可以放射出蓝光,并且器件的寿命很长,可是氮化镓和砷化镓的原子巨细相差许多(晶格不匹配),因此不可以或许生长在「砷化镓衬底」上,必需生长在「蓝宝石衬底(氧化铝单晶)」上。

由于当初蓝宝石晶衬底价值很高,硬度又高不易加工,因此本钱较高,再加上很多相关的专利都把握在日今日亚化学公司手中,专利授权金造成蓝光二极管的售价很高,所以早期蓝光LED价值居高不下,跟着台湾与大陆对这个技能的投入,今朝蓝光LED价值已经很是平价,大量利用于照明与显示产物。

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