發(fā)光二極管資料教學(xué)課件

⑩上洛大學(xué)SHANGHAIUNIVERSITYLED(Lightemittingdiode)發(fā)光二極管光源LED半導(dǎo)體光放大器半導(dǎo)體注入激光器⑩上洛大學(xué)SHANGHAIUNIVERSITY1、定義:發(fā)光二極管(LED)是一種固態(tài)發(fā)光,是利用半導(dǎo)體或類似結(jié)構(gòu)把電能轉(zhuǎn)換成光能的元件,屬于低場(chǎng)下的注入式電致發(fā)光2、特點(diǎn):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(yīng)速度快,10-7-10%s彩色豐富,已研制出紅綠藍(lán)和黃橙的LED尺寸小,壽命長(zhǎng)(十萬(wàn)小時(shí))·視角寬,96年,達(dá)80度;97年,達(dá)140度上海大HAN尸ALUNIVERSH·962年GE、Monsanto、BM的聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室開發(fā)出了發(fā)紅光的磷神化鎵GaAsP)半導(dǎo)體化合物,從此可見(jiàn)光發(fā)光二極管步入商業(yè)化發(fā)展進(jìn)程。代早期的重大技術(shù)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(shù)進(jìn)步使LED能夠應(yīng)用于室外信息發(fā)布以及汽車高位剎車燈(CHMSL)設(shè)備·1990年,業(yè)界又開發(fā)出了能夠提供相當(dāng)于最好的紅色器件性能的AlInGaP技術(shù),這比當(dāng)時(shí)標(biāo)準(zhǔn)的GaAsP器件性能要高出10倍1993年,日本科學(xué)家中村修二在GaN基片上研制出了第一只藍(lán)色發(fā)光二極管由此引發(fā)了對(duì)GaN基LED研究和開發(fā)的熱潮朝?！?0世紀(jì)90年代后期,研制出通過(guò)藍(lán)光激發(fā)VAG熒光粉產(chǎn)生白光的LED,但色澤不均勻,使用壽命短,價(jià)格髙。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步,近年來(lái)白光LED的發(fā)展相當(dāng)迅速,白光LED的發(fā)光效率已經(jīng)達(dá)到38m/W,實(shí)驗(yàn)室研究成果可以達(dá)到70m/,大大超過(guò)白熾燈,向熒光燈逼近上海大HAN尸ALUNIVERSH半導(dǎo)體照明的發(fā)展非常迅速。統(tǒng)計(jì)表明,自上世紀(jì)60年代誕生以來(lái),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(xué)(Nichia)實(shí)現(xiàn)了150Lm/W的發(fā)光效率,比美國(guó)光電工業(yè)發(fā)展協(xié)會(huì)(OIDA)設(shè)定的目標(biāo)提早了6年。而幾年前市場(chǎng)憧憬2019年才能商業(yè)化的瓦級(jí)單燈,在2019年就已進(jìn)入商用,目前已相當(dāng)普及。學(xué)二otlANGHAIUNIVERSITY·到20世紀(jì)90年代早期,采用銦鋁磷化鎵生產(chǎn)出了桔紅、橙、黃和綠光的LD。在很長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)都無(wú)法提供發(fā)射藍(lán)光的LED第一個(gè)有歷史意義的藍(lán)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(dǎo)體光源的障礙物。依當(dāng)今的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)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(dāng)前制造藍(lán)光LED的晶體外延材料是氮化銦鎵(IngaN)。氮化銦锿LED可以產(chǎn)生五倍于氨化鎵LED的光強(qiáng)?！こ炼人{(lán)光芯片是白光LED的核心,在這個(gè)發(fā)光芯片上抹上熒光磷,然后熒光磷通過(guò)吸收來(lái)自芯片上的藍(lán)色光源再轉(zhuǎn)化為白光,利用這種技術(shù)可制造出任何可見(jiàn)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(shí)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(jì)算機(jī)一樣,遭守摩爾定律的發(fā)展,即毎隔18個(gè)月它的亮度就會(huì)增加一倍,曾經(jīng)暗淡的發(fā)光二極管現(xiàn)在真正預(yù)示著LED新時(shí)代的來(lái)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(lán)三種LED封裝在起,同時(shí)使其發(fā)光而產(chǎn)生白光單晶片型。是把藍(lán)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(jìn)步分成兩類:1、是發(fā)光源使用藍(lán)光LED,以460nm波長(zhǎng)的藍(lán)光晶粒涂上一層YAG繭光物質(zhì)。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(lán)光LED與螢光體組合的方式,至于價(jià)格與產(chǎn)品壽命,兩者差距不大在過(guò)去,只有藍(lán)光LED使用GaN做為基板材料,但是現(xiàn)在從綠光領(lǐng)域到近紫外光領(lǐng)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(yīng)用的擴(kuò)大,市場(chǎng)對(duì)其效能的期待也逐漸增加。從單純的角度來(lái)看,高效率的追求一直都是被市場(chǎng)與業(yè)者所期待的。⑩上洛大學(xué)SHANGHAPUNIVERSCurrentLEDTechnologyAxialIntensity100GannAlIngaGaAIAs(DH)GaInNAlInGaPGaP:N4004505055600650700上洛大學(xué)SHANGHAIUNIVERSITY半導(dǎo)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(dǎo)體制成的,其核心是PN結(jié)。因此它具有一般PN結(jié)的特性,即正向?qū)?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(jìn)入對(duì)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(fù)合而發(fā)光注入式電熒光1.合適的半導(dǎo)體材料;2.pn結(jié)的二極管器件結(jié)構(gòu);3.正偏壓下注入電子空穴對(duì),提供發(fā)光所需能量;4.電子空穴復(fù)合,產(chǎn)生自發(fā)輻射,發(fā)射光子。⑩上洛大學(xué)SHANGHAIUNIVERSITY假設(shè)發(fā)光是在P區(qū)中發(fā)生的電子注入導(dǎo)帶發(fā)那么注入的電子與價(jià)帶空穴直心接復(fù)合而發(fā)光,或者先被發(fā)光中心捕獲后,再與空穴復(fù)合發(fā)光。除了這種發(fā)光復(fù)合外,還EF光有些電子被非發(fā)光中心(這個(gè)空穴選價(jià)帶中心介于導(dǎo)帶、介帶中間附近)捕獲,而后再與空穴復(fù)合,每N區(qū)結(jié)區(qū):P區(qū)次釋放的能量不大,不能形成可見(jiàn)光。發(fā)光的復(fù)合量相對(duì)于圖1非發(fā)光復(fù)合量的比例越大,光量子效率越高。由于復(fù)合是在少子擴(kuò)散區(qū)內(nèi)發(fā)光的,所以光僅在近PN結(jié)面數(shù)m以內(nèi)產(chǎn)生。⑩上洛大學(xué)SHA