LED芯片知識(shí)大解密

1、LED芯片知識(shí)大解密1、led芯片的制造流程是怎樣的?LED芯片制造主要是為了制造有效可靠的低歐姆接觸電極，并能滿足可接觸材料之間最小的壓降及提供焊線的壓墊，同時(shí)盡可能多地出光。 渡膜工藝一般用真空蒸鍍方法，其主要在1.33×10?4Pa高真空下，用電阻加熱或電子束轟擊加熱方法使材料熔化，并在低氣壓下變成金屬蒸氣沉積在LED照明材料表面。一般所用的P型接觸金屬包括AuBe、AuZn等合金，N面的接觸金屬常采用AuGeNi合金。鍍膜后形成的合金層還需要通過(guò)光刻工藝將發(fā)光區(qū)盡可能多地露出來(lái)，使留下來(lái)的合金層能滿足有效可靠的低歐姆接觸電極及焊線壓墊的要求。光刻工序結(jié)束后還要通過(guò)合金化過(guò)程，

2、合金化通常是在H2或N2的保護(hù)下進(jìn)行。合金化的時(shí)間和溫度通常是根據(jù)LED照明材料特性與合金爐形式等因素決定。當(dāng)然若是藍(lán)綠等芯片電極工藝還要復(fù)雜，需增加鈍化膜生長(zhǎng)、等離子刻蝕工藝等。2、 LED芯片制造工序中，哪些工序?qū)ζ涔怆娦阅苡休^重要的影響?一般來(lái)說(shuō)，LED外延生產(chǎn)完成之后她的主要電性能已定型，芯片制造不對(duì)其產(chǎn)甞核本性改變，但在鍍膜、合金化過(guò)程中不恰當(dāng)?shù)臈l件會(huì)造成一些電參數(shù)的不良。比如說(shuō)合金化溫度偏低或偏高都會(huì)造成歐姆接觸不良，歐姆接觸不良是芯片制造中造成正向壓降VF偏高的主要原因。 在切割后，如果對(duì)芯片邊緣進(jìn)行一些腐蝕工藝，對(duì)改善芯片的反向漏電會(huì)有較好的幫助。這是因?yàn)橛媒饎偸拜喌镀懈詈?/p>

3、，芯片邊緣會(huì)殘留較多的碎屑粉末，這些如果粘在LED芯片的PN結(jié)處就會(huì)造成漏電，甚至?xí)袚舸┈F(xiàn)象。另外，如果芯片表面光刻膠剝離不干凈，將會(huì)造成正面焊線難與虛焊等情況。如果是背面也會(huì)造成壓降偏高。 在芯片生產(chǎn)過(guò)程中通過(guò)表面粗化、劃成倒梯形結(jié)構(gòu)等辦法可以提高光強(qiáng)。3、LED芯片為什么要分成諸如8mil、9 mil、，1322 mil，40 mil等不同尺寸?尺寸大小對(duì)LED光電性能有哪些影響?LED芯片大小根據(jù)功率可分為小功率芯片、中功率芯片和大功率芯片。根據(jù)客戶要求可分為單管級(jí)、數(shù)碼級(jí)、點(diǎn)陣級(jí)以及裝飾照明等類別。至于芯片的具體尺寸大小是根據(jù)不同芯片生產(chǎn)廠家的實(shí)際生產(chǎn)水平而定，沒(méi)有具體的要求。只要工

4、藝過(guò)關(guān)，芯片小可提高單位產(chǎn)出并降低成本，光電性能并不會(huì)發(fā)生根本變化。芯片的使用電流實(shí)際上與流過(guò)芯片的電流密度有關(guān)，芯片小使用電流小，芯片大使用電流大，它們的單位電流密度基本差不多。如果10mil芯片的使用電流是20mA的話，那么40mil芯片理論上使用電流可提高16倍，即320mA。但考慮到散熱是大電流下的主要問(wèn)題，所以它的發(fā)光效率比小電流低。另一方面，由于面積增大，芯片的體電阻會(huì)降低，所以正向?qū)妷簳?huì)有所下降。4、 LED大功率芯片一般指多大面積的芯片?為什么?用于白光的LED大功率芯片一般在市場(chǎng)上可以看到的都在40mil左右，所謂的大功率芯片的使用功率一般是指電功率在1W以上。由于量子效

5、率一般小于20?大部分電能會(huì)轉(zhuǎn)換成熱能，所以大功率芯片的散熱很重要，要求芯片有較大的面積。5、 制造GaN外延材料的芯片工藝和加工設(shè)備與GaP、GaAs、InGaAlP相比有哪些不同的要求?為什么?普通的LED紅黃芯片和高亮四元紅黃芯片的基板都采用GaP 、GaAs等化合物L(fēng)ED照明材料，一般都可以做成N型襯底。采用濕法工藝進(jìn)行光刻，最后用金剛砂輪刀片切割成芯片。GaN材料的藍(lán)綠芯片是用的藍(lán)寶石襯底，由于藍(lán)寶石襯底是絕緣的，所以不能作為L(zhǎng)ED的一個(gè)極，必須通過(guò)干法刻蝕的工藝在外延面上同時(shí)制作P/N兩個(gè)電極并且還要通過(guò)一些鈍化工藝。由于藍(lán)寶石很硬，用金剛砂輪刀片很難劃成芯片。它的工藝過(guò)程一般要比

6、GaP 、GaAs材料的LED多而復(fù)雜。6、“透明電極”芯片的結(jié)構(gòu)與它的特點(diǎn)是什么?所謂透明電極一是要能夠?qū)щ?，二是要能夠透光。這種材料現(xiàn)在最廣泛應(yīng)用在液晶生產(chǎn)工藝中，其名稱叫氧化銦錫，英文縮寫(xiě)ITO，但它不能作為焊墊使用。制作時(shí)先要在芯片表面做好歐姆電極，然后在表面覆蓋一層ITO再在ITO表面鍍一層焊墊。這樣從引線上下來(lái)的電流通過(guò)ITO層均勻分布到各個(gè)歐姆接觸電極上，同時(shí)ITO由于折射率處于空氣與外延材料折射率之間，可提高出光角度，光通量也可增加。7、 用于LED照明照明的芯片技術(shù)的發(fā)展主流是什么?隨著LED照明LED技術(shù)的發(fā)展，其在照明領(lǐng)域的應(yīng)用也越來(lái)越多，特別是白光LED的出現(xiàn)，更是成為

7、LED照明照明的熱點(diǎn)。但是關(guān)鍵的芯片、封裝技術(shù)還有待提高，在芯片方面要朝大功率、高光效和降低熱阻方面發(fā)展。提高功率意味著芯片的使用電流加大，最直接的辦法是加大芯片尺寸，現(xiàn)在普遍出現(xiàn)的大功率芯片都在1mm×1mm左右，使用電流在350mA。由于使用電流的加大，散熱問(wèn)題成為突出問(wèn)題，現(xiàn)在通過(guò)芯片倒裝的方法基本解決了這一文題。隨著LED技術(shù)的發(fā)展，其在照明領(lǐng)域的應(yīng)用會(huì)面臨一個(gè)前所未有的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。8、 什么是“倒裝芯片(Flip?Chip)”?它的結(jié)構(gòu)如何?有哪些優(yōu)點(diǎn)?藍(lán)光LED通常采用Al2O3襯底，Al2O3襯底硬度很高、熱導(dǎo)率和電導(dǎo)率低，如果采用正裝結(jié)構(gòu)，一方面會(huì)帶來(lái)防靜電問(wèn)題，另一

8、方面，在大電流情況下散熱也會(huì)成為最主要的問(wèn)題。同時(shí)由于正面電極朝上，會(huì)遮掉一部分光，發(fā)光效率會(huì)降低。大功率藍(lán)光LED通過(guò)芯片倒裝技術(shù)可以比傳統(tǒng)的封裝技術(shù)得到更多的有效出光?，F(xiàn)在主流的倒裝結(jié)構(gòu)做法是：首先制備出具有適合共晶焊接電極的大尺寸藍(lán)光LED芯片，同時(shí)制備出比藍(lán)光LED芯片略大的硅襯底，并在上面制作出供共晶焊接的金導(dǎo)電層及引出導(dǎo)線層(超聲金絲球焊點(diǎn))。然后，利用共晶焊接設(shè)備將大功率藍(lán)光LED芯片與硅襯底焊接在一起。這種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是外延層直接與硅襯底接觸，硅襯底的熱阻又遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于藍(lán)寶石襯底，所以散熱的問(wèn)題很好地解決了。由于倒裝后藍(lán)寶石襯底朝上，成為出光面，藍(lán)寶石是透明的，因此出光問(wèn)題也得到解決

9、。LED基礎(chǔ)知識(shí)1、LED的基本特征是什么?何為L(zhǎng)ED的伏安特性?LED的電功率是如何計(jì)算的?LED是一個(gè)由無(wú)機(jī)材料構(gòu)成的單極性PN結(jié)二極管，它是LED照明PN結(jié)二極管中的一種，因此其電壓?電流之間的相互作用關(guān)系，一般稱為伏特和安培特性(簡(jiǎn)稱V?I特性)。 當(dāng)LED上施加了規(guī)定的電壓Vf和電流If后，可以用下式求出LED上的電功率Pe： Pe=Vf×If2、何為L(zhǎng)ED的電?光轉(zhuǎn)換?如何表述電光轉(zhuǎn)換效率?當(dāng)在LED的PN結(jié)兩端加上正向偏置時(shí)，PN兩端就有電流流過(guò)。此時(shí)，在PN結(jié)中，受激發(fā)的電子從N型層向PN結(jié)(過(guò)渡層)移動(dòng)，而P型層中受激發(fā)的空穴也會(huì)向PN結(jié)移動(dòng)，電子與空穴在結(jié)中復(fù)合，

10、產(chǎn)生載流子。由于這是一種從高能級(jí)向低能級(jí)的躍遷，復(fù)合載流子會(huì)產(chǎn)生光子，形成發(fā)光，這就是人們稱之為的電?光轉(zhuǎn)換。 通常，將這種電能到光能的轉(zhuǎn)換，用百分比來(lái)表示它的轉(zhuǎn)換效率。假設(shè)施加到LED上的電功率為Pe=Vf×If，此時(shí)LED產(chǎn)生的光的功率PLight為，則用下式定義它的電?光轉(zhuǎn)換效率： eL=(Plight/Pe)×100% 當(dāng)eL<100%時(shí)，說(shuō)明有相當(dāng)部分復(fù)合載流子并沒(méi)有產(chǎn)生光子而損耗，成為PN中的熱能。LED電?光轉(zhuǎn)換效率越高，PN結(jié)上因加置電功率后引起的熱量越低，而目前LED的電光轉(zhuǎn)換效率并不是很高，因此仍遇到LED的PN發(fā)熱和由這一熱量引起的種種問(wèn)題。3、

11、在通用照明領(lǐng)域，LED取代傳統(tǒng)光源從目前來(lái)看還須克服哪些障礙?發(fā)光效率障礙。目前白光LED的光效一般為50lm/W，與熒光燈的效率相比還有一定差距，白光LED用于局部照明，節(jié)能效果有限。只有白光LED的發(fā)光效率高于熒光燈，達(dá)到100lm/W，才會(huì)有明顯的節(jié)能效果。價(jià)格障礙。目前LED光源的價(jià)格每流明高于0.1美元，是白熾燈價(jià)格的100多倍。功率LED制作技術(shù)。其基本關(guān)鍵技術(shù)包括： 提高外研片內(nèi)量子效率。 提高大尺寸芯片的外量子效率。 提高封裝的取光效率。 熒光粉的制作和涂敷技術(shù)。熒光粉是LED實(shí)現(xiàn)白光照明的關(guān)鍵材料，效率高、顯色性好、性能穩(wěn)定的熒光粉能提高白光LED的出光率和產(chǎn)品質(zhì)量。4、什么

12、是LED照明?根據(jù)物質(zhì)的導(dǎo)電性，固態(tài)材料可分為絕緣體、LED照明、導(dǎo)體。電導(dǎo)率介于10-8?103S/cm(S：西門(mén)子 電導(dǎo)的單位)之間或是電阻率介于108?10-3*cm(：歐姆 電阻的單位)的固態(tài)材料稱為L(zhǎng)ED照明。LED照明分元素LED照明(如硅、鍺等)和化合物L(fēng)ED照明。化合物L(fēng)ED照明有二元化合物L(fēng)ED照明(如SiC、AlP、GaS)、三元化合物L(fēng)ED照明(如AlGaAs、GaInP)、四元化合物L(fēng)ED照明(如AlGaInP、GaInAsP)等。能用作LED的LED照明材料只有化合物L(fēng)ED照明，元LED照明不能用LED作的材料。5、哪些產(chǎn)業(yè)是LED產(chǎn)業(yè)鏈的構(gòu)成部分?LED產(chǎn)業(yè)鏈大致可

13、分為五部分：原材料;LED上游產(chǎn)業(yè)，主要包括外延材料和芯片制造;LED中游產(chǎn)業(yè)，主要包括各種LED器件的封裝;LED下游產(chǎn)業(yè)，主要包括LED的應(yīng)用產(chǎn)品;測(cè)試儀器和生產(chǎn)設(shè)備。外延片相關(guān)知識(shí)外延芯片部分1、什么是外延和外延片?外延也稱為外延生長(zhǎng)，是制備高純微電子復(fù)合材料的一工藝過(guò)程，就是在單晶(或化合物)襯底材料上淀積一層薄的單晶(或化合物)層。新淀積的這層稱為外延層。淀積有外延層的襯底材料叫外延片。2、哪些材料可以用作生長(zhǎng)外延層的襯底材料，它們各自有哪些優(yōu)缺點(diǎn)?用得最廣泛的襯底材料是砷化鎵，可用于生長(zhǎng)外延層GaAs、GaP、GaAlAs、InGaAlP，其優(yōu)點(diǎn)是由于GaAs的晶格常數(shù)比較匹配可制

14、成無(wú)位錯(cuò)單晶，加工方便，價(jià)格較便宜。缺點(diǎn)是它是一種吸光材料，對(duì)PN結(jié)發(fā)的光吸收比較多，影響發(fā)光效率。磷化鎵可生長(zhǎng)GaP：ZnO、GaP：N、GaAs、GaAlAs：N以及InGaAlP的頂層，其優(yōu)點(diǎn)是它是透明材料，可制成透明襯底提高出光效率。生長(zhǎng)InGaN和InGaAlN的襯底主要有藍(lán)寶石(Al2O3)、碳化硅和硅。藍(lán)寶石襯底的優(yōu)點(diǎn)是透明，有利于提高發(fā)光效率，目前仍是InGaN外延生長(zhǎng)的主要襯底。缺點(diǎn)是有較大的晶格失配;硬度高，造成加工成本高昂;熱導(dǎo)率較低，不利于器件的熱耗散，對(duì)制造功率LED不利。碳化硅襯底有較小的晶格失配，硬度低，易于加工，導(dǎo)熱率較高，利于制作功率器件。3、LED的發(fā)光有源

15、層?PN結(jié)是如何制成的?哪些是常用來(lái)制造LED的LED照明材料?LED的實(shí)質(zhì)性結(jié)構(gòu)是LED照明PN結(jié)。PN結(jié)就是指在一單晶中，具有相鄰的P區(qū)和N區(qū)的結(jié)構(gòu)，它通常在一種導(dǎo)電類型的晶體上以擴(kuò)散、離子注入或生長(zhǎng)的方法產(chǎn)生另一種導(dǎo)電類型的薄層來(lái)制得的。 常用來(lái)制造LEDLED照明材料主要有砷化鎵、磷化鎵、鎵鋁砷、磷砷化鎵、銦鎵氮、銦鎵鋁磷等?族化合物L(fēng)ED照明材料，其它還有族化合物L(fēng)ED照明碳化硅，?族化合物硒化鋅等。4、MOCVD是什么?MOCVD是Metel-Organic Chemical Vapor Deposition的簡(jiǎn)稱，即金屬有機(jī)物化學(xué)氣相淀積，它是外延生長(zhǎng)的一項(xiàng)技術(shù)，它是利用特制的設(shè)

16、備，以金屬有機(jī)物源(MO源)作原料，用氫氣或氮?dú)庾鳛檩d氣，通入液體中攜帶出蒸汽，與族的氫化物混合，再通入反應(yīng)室，在加熱的襯底表面發(fā)生反應(yīng)，外延生長(zhǎng)化合物晶體薄膜。由于MOCVD的晶體生長(zhǎng)反應(yīng)是在熱分解中進(jìn)行的，所以又叫熱分解法。經(jīng)實(shí)用表明，這是一種具有高可靠性、控制厚度精確、組成摻雜濃度精度高、垂直性好、靈活性大、非常適合于進(jìn)行?族化合物L(fēng)ED照明及其固溶體的外延生長(zhǎng)的方法，也可應(yīng)用于?族化合物等材料的生長(zhǎng)，目前是生產(chǎn)AlGaInP紅色和黃色LED和InGaN藍(lán)色、綠色和白色LED的可工業(yè)化方法?，F(xiàn)人們通常也把這種特制的設(shè)備籠統(tǒng)地叫作MOCVD。5、什么是MO源?MO源即Metel Organ

17、ic源，金屬有機(jī)物源，它是MOCVD外延生長(zhǎng)的原材料。、族金屬有機(jī)化合物通常為甲基或乙基化合物，如Ga(CH3)3，In(CH3) 3，Al(CH3)3，Ga(CH3)3，Zn(CH3)3等，它們大多數(shù)是高蒸汽壓的液 體或固體。6、什么是LED的內(nèi)量子效率?當(dāng)在LED的PN結(jié)上施加正向電壓時(shí)，PN結(jié)會(huì)有電流流過(guò)。電子和空穴在PN過(guò)渡層中復(fù)合會(huì)產(chǎn)生光子，然而并不是每一對(duì)電子?空穴對(duì)復(fù)合都會(huì)產(chǎn)生光子，由于LED的PN結(jié)，作為雜質(zhì)半導(dǎo)體，存在著材料品質(zhì)缺陷、位錯(cuò)等因素，以及工藝上的種種缺陷，會(huì)產(chǎn)生雜質(zhì)電離、本征激發(fā)散射和晶格散射的問(wèn)題，使電子從激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時(shí)會(huì)與晶格原子或離子交換能量而發(fā)生無(wú)輻射

18、躍遷，也就是不產(chǎn)生光子，這部分能量不轉(zhuǎn)換成光能而轉(zhuǎn)換成熱能損耗在PN結(jié)內(nèi)，于是就有一個(gè)復(fù)合載流子轉(zhuǎn)換成光子的轉(zhuǎn)換效率問(wèn)題存在，可以用式1表示這一轉(zhuǎn)換效率，并符號(hào)int表示。 int=(復(fù)合載流子產(chǎn)生的光子數(shù)/復(fù)合載流子總數(shù))×100? (1) 我們無(wú)法去計(jì)數(shù)式(1)中的復(fù)合載流子總數(shù)和產(chǎn)生的光子總數(shù)。一般是通過(guò)測(cè)量LED輸出的光功率來(lái)評(píng)價(jià)這一效率，這個(gè)效率int就稱為內(nèi)量子效率。8、有哪些生長(zhǎng)LED有源層的外延方法?它們個(gè)自有什么特點(diǎn)?有氣相外延(VPE)、液相外延(LPE)、金屬有機(jī)物化學(xué)氣相淀積(MOCVD)、分子束外延(MBE)。它們生長(zhǎng)LED有源層的材料分別有氣相外延GaAs

19、P、GaP，液相外延GaP、GaAlAs，金屬有機(jī)物化學(xué)氣相淀積InGaAlP、IGanN，分子束外延ZnSe等。 氣相外延比較簡(jiǎn)單便，往往在外延生長(zhǎng)后要再通過(guò)用擴(kuò)散的方法制作PN 結(jié)，所以效率低。液相外延已能一爐生長(zhǎng)60?100片，生產(chǎn)效率較高，通過(guò)鎵的重復(fù)使用成本已降的很低，可以制造高亮度GaP綠色發(fā)光器件和一般亮度GaP紅色發(fā)光器件，也可用它制造超高亮度GaAlAs發(fā)光器件。金屬有機(jī)物化學(xué)氣相淀積法是目前生產(chǎn)超高亮度InGaN藍(lán)、綠色LED和InGaAlP紅、黃色LED的主要方法，它既能精確控制厚度，又能精密控制外延層的組成。分子束外延目前主要用于研制白色發(fā)光二極管，效果很好，能生長(zhǎng)小于

20、10埃的外延層，缺點(diǎn)是生長(zhǎng)速度慢，每小時(shí)約1微米，裝片容量也頗少，生產(chǎn)效率較低。9、當(dāng)前，生產(chǎn)超高亮LED的外延方法主要有幾種?當(dāng)前，生產(chǎn)超高亮LED的外延方法主要有兩種，即液相外延生產(chǎn)AlGaAs LED和金屬有機(jī)物化學(xué)氣相淀積(MOCVD)生產(chǎn)AlGaAs、AlGaInP、InGaN LED。其中尤以MOCVD方法為主。10、當(dāng)前，用作半導(dǎo)體照明光源的高效LED的外延層結(jié)構(gòu)有何創(chuàng)新?為了提高LED的發(fā)光效率，對(duì)其外延結(jié)構(gòu)進(jìn)行了許多改進(jìn)，目前都已應(yīng)用到產(chǎn)品上，對(duì)LED發(fā)光效率的提高起到了極重要的作用。分別是：?jiǎn)瘟孔于?SQW)結(jié)構(gòu);多量子阱(MQW)結(jié)構(gòu);分布布拉格反射(DBR)結(jié)構(gòu);透明襯

21、底技術(shù)(TS);鏡面襯底法(MS);透明膠質(zhì)粘結(jié)型;紋理表面結(jié)構(gòu)。LED應(yīng)用篇1、單個(gè)LED的流明效率與用LED作光源構(gòu)成的燈具的流明效率有什么異同?針對(duì)某一個(gè)特定的LED，加上規(guī)定的正向偏置，例如加上IF=20mA正向電流后(對(duì)應(yīng)的VF3.4V)，測(cè)得的輻射光通量=1.2lm，則這個(gè)LED的流明效率為： =1.2lm×1000/3.4V×20mA=1200/6817.6lm/W 顯然，對(duì)于單個(gè)LED，如施加的電功率Pe=VF×IF，那么在這個(gè)功率下測(cè)得的輻射光通量折算為每瓦的流明值即為單個(gè)LED的流明效率。但是，作為一個(gè)燈具，不論LED PN結(jié)上實(shí)際加上的功率V

22、F×IF是多少，燈具的電功率總是燈具輸入端口送入的電功率，它包括了電源部分(如穩(wěn)壓器、穩(wěn)流源、交流整流成直流電源部分等)所消耗的功率。燈具中，驅(qū)動(dòng)電路的存在使它的流明效率比測(cè)試單個(gè)LED的流明效率要下降。電路損耗越大，流明效率越低，因此，尋找一種高效率的LED驅(qū)動(dòng)電路就顯得極為重要。2、為什么一只藍(lán)光LED在涂上特殊的熒光粉構(gòu)成的白光LED后，其輻射光通量會(huì)比藍(lán)光高出幾倍甚至十幾倍?從前面我們已經(jīng)知道白光LED是用什么方法制造出來(lái)的，其中一種方法是在發(fā)藍(lán)光的LED芯片上涂上一層YAG熒光粉，部分藍(lán)光光子激發(fā)YAG熒光粉，形成光?光轉(zhuǎn)換，熒光粉被激發(fā)產(chǎn)生黃光光子，藍(lán)色光與黃色光混合變成

23、白色光，成為白光LED。這種通過(guò)光?光轉(zhuǎn)換后不同波長(zhǎng)的光的混合，會(huì)使它的波譜變寬，白光LED一般具有比LED藍(lán)光波譜寬得多的波譜。對(duì)于用藍(lán)光芯片加YAG熒光粉制成的白光LED，與單色LED相比，人眼對(duì)它的視覺(jué)函數(shù)應(yīng)當(dāng)是各種波長(zhǎng)成分視覺(jué)函數(shù)的積分平均值，此值可以通過(guò)計(jì)算得到約為296lm，即這種白光LED，當(dāng)發(fā)射出光功率1W的白光時(shí)，其輻射光通量約為296lm，這個(gè)數(shù)值比發(fā)射光功率1W的藍(lán)色LED的輻射光通量41增大了7.2倍。3、什么是LED的結(jié)溫?它是如何產(chǎn)生的?LED的基本結(jié)構(gòu)是一個(gè)LED照明的PN 結(jié)。實(shí)驗(yàn)指出，當(dāng)電流流過(guò)LED器件時(shí)，PN結(jié)的溫度將上升，嚴(yán)格意義上說(shuō)，就把PN結(jié)區(qū)的溫度

24、定義為L(zhǎng)ED的結(jié)溫。 通常由于器件芯片均具有很小的尺寸，因此我們也可把LED芯片的溫度視之為結(jié)溫。窗口層襯底或結(jié)區(qū)的材料以及導(dǎo)電的銀膠等均存在一定的電阻值，這些電阻值相互壘加，構(gòu)成LED的串聯(lián)電阻。當(dāng)電流流過(guò)PN結(jié)時(shí)，同時(shí)也會(huì)流過(guò)這些電阻，從而也會(huì)產(chǎn)生焦?fàn)枱?，引起芯片溫度或結(jié)溫升高;由于LED芯片材料于周圍介相比，具有大得多的折射系數(shù)，致使芯片內(nèi)部產(chǎn)生的大部分光無(wú)法順利地溢出界面，而在芯片與介質(zhì)界面產(chǎn)生全反射，返回芯片內(nèi)部并通過(guò)多次內(nèi)部反射最終被芯片材料或襯底吸收，并以晶格振動(dòng)的形式變成熱，促使結(jié)溫升高。4、為什么LED PN結(jié)上溫度升高會(huì)引起它的光電參數(shù)退化?PN結(jié)作為雜質(zhì)LED照明在其工作

25、過(guò)程中，同樣存在雜質(zhì)電離、本征激發(fā)、雜質(zhì)散射和晶格散射等問(wèn)題，從而使復(fù)合栽流子轉(zhuǎn)換成光子的數(shù)量和效能發(fā)生變化。當(dāng)PN結(jié)的溫度(例如環(huán)境溫度)升高時(shí)，PN結(jié)內(nèi)部雜質(zhì)電離加快，本征激發(fā)加速。當(dāng)本征激發(fā)產(chǎn)生的復(fù)合載流子的濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)雜質(zhì)濃度時(shí)，本征載流子的數(shù)量增大的影響較之遷移率減小的LED照明電阻率變化的影響更為嚴(yán)重，導(dǎo)致內(nèi)量子效率下降，溫度升高又導(dǎo)致電阻率下降，使同樣IF下，VF降低。如果不用恒流源驅(qū)動(dòng)LED，則VF降將促使IF指數(shù)式增加，這個(gè)過(guò)程將使LED PN 結(jié)上溫升更加快，最終溫升超過(guò)最大結(jié)溫，導(dǎo)致LED PN結(jié)失效，這是一個(gè)正反饋的惡性過(guò)程。 PN結(jié)上溫度升高，使LED照明PN結(jié)中處于

26、激發(fā)態(tài)的電子?空穴復(fù)合時(shí)從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)發(fā)射出光子的過(guò)程發(fā)生退化。這是由于PN結(jié)上溫度升高時(shí)，LED照明晶格的振幅增大，使振動(dòng)的能量也發(fā)生增加，當(dāng)它超過(guò)一定值時(shí)，電子?空穴從激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)時(shí)回與晶格原子(或離子)交換能量，于是成為無(wú)光子輻射的躍遷，LED的光學(xué)性能退化。另外，PN結(jié)上溫度升高還會(huì)引起雜質(zhì)LED照明中電離雜質(zhì)離子所形成的晶格場(chǎng)使離子能級(jí)裂變，能級(jí)*受PN結(jié)溫度影響，這就意味著由于溫度影響晶格振動(dòng)，使其晶格場(chǎng)的對(duì)稱性發(fā)生變化，從而引起能級(jí)*，導(dǎo)致電子躍遷時(shí)產(chǎn)生的光譜發(fā)生變化，這就是LED發(fā)光波長(zhǎng)隨PN 結(jié)溫升而變化的原因。綜合上述，LEN PN結(jié)上溫升會(huì)引起它的電學(xué)、光學(xué)和熱學(xué)性能的變化，過(guò)高的溫升還會(huì)引起LED封裝材料(例如環(huán)氧、