4LED的發(fā)光原理解析

1、LED的封裝、檢測與應用的封裝、檢測與應用LED的發(fā)光原理 LED的發(fā)光原理的發(fā)光原理LED的發(fā)光材料 LED的發(fā)光材料主要為-族化合物半導體。 LEDLED發(fā)光材料及相應應用領域發(fā)光材料及相應應用領域 分類分類材料材料 應用領域應用領域可見光可見光LED (450780nm)傳統(tǒng)亮度紅黃光傳統(tǒng)亮度紅黃光GaP、GaAsP、AlGaAs家電、信息產品、通訊產品、家電、信息產品、通訊產品、消費性電子產品消費性電子產品高亮度高亮度AlGaInP (紅、橙、黃光紅、橙、黃光)大型廣告牌、交通標志、背光大型廣告牌、交通標志、背光源、汽車燈源、汽車燈GaInN (藍、綠光藍、綠光)GaInN+熒光粉熒光

2、粉(白光白光)照明用照明用不可見光不可見光LED 紅外線紅外線LED (850950nm)GaAs、GaAlAs紅外無線通信紅外無線通信IrDA模塊、搖控模塊、搖控器器光通訊光通訊LED/LD (13001550nm)GaAlAs光通訊用光源光通訊用光源LED的發(fā)光原理的發(fā)光原理-族化合物所含元素 鎵鎵Ga（族）族）銀白色金屬，熔點29.78。沸點2403?；蟽r2和3。高溫時能與大多數金屬作用,宜存放于塑料容器中。它凝固時膨脹,通常是作為從鋁土礦中提取鋁或從鋅礦石中提取鋅時的副產物得到的或在自然界中常以微量分散于鋁于礦、閃鋅礦等礦石中。由鋁土礦中提取制得。用來制作光學玻璃、真空管、半導體的原

3、料。裝入石英溫度計可測量高溫。加入鋁中可制得易熱處理的合金。鎵和金的合金應用在裝飾和鑲牙方面。也用來作有機合成的催化劑?？捎糜诎雽w工業(yè)，發(fā)光二極管和砷化鎵激光二極管。鎵在地殼中含量高于銻、銀、鉍、鎢和鉬，常和鋁、鋅、鍺的礦物共生。目前，氧化鋁生產中的循環(huán)母液是提取鎵的主要原料。 砷砷As（族）族）砷在地殼中有時以游離狀態(tài)存在，不過主要是以硫化物礦的形式存在如雌黃（As2S3）、雄黃（As2S2）和砷黃鐵礦（FeAsS），由三氧化二砷用碳還原而制得。最常見的化合物為砷的氫化物AsH3或稱胂。砷以三價和五價狀態(tài)存在于生物體中，三氧化二砷在我國古代文獻中稱為砒石或砒霜。銦銦In（族），族），銀白色

4、金屬，主要以微量存在于錫石和閃鋅礦中，用化學法或電解法由閃鋅礦制得。質軟，能拉成細絲。銦錠因其光滲透性和導電性強，主要用于生產ITO 靶材（用于生產液晶顯示器和平板屏幕），這一用途是銦錠的主要消費領域，占全球銦消費量的70%。其次的幾個消費領域分別是：電子半導體領域，占全球消費量的12%；焊料和合金領域占12%；研究行業(yè)占6%。中國是世界上銦錠主要生產地，主要集中在云南（40%）。銦比鉛還毒。LED的發(fā)光原理的發(fā)光原理相關理論 半導體單晶能帶理論。 需要掌握的概念： 能帶的概念； 價帶、導帶與禁帶的概念； 如何有效半導體的導電性能？ 載流子的復合方式。LED的發(fā)光原理的發(fā)光原理1、能帶的形成

5、（1）單晶體中外層電子的公有化運動 單個原子核外電子運動的不同狀態(tài)形成相應的能級。在單晶體中，原子周期性緊致排列，每一個原子核的外層電子會受到周圍其他原子核的共同作用，從而形成外層電子的公有化運動。紅色原子核的外層電子也紅色原子核的外層電子也會受到周圍其他原子核的會受到周圍其他原子核的吸引，形成外層電子的公吸引，形成外層電子的公有化運動。有化運動。LED的發(fā)光原理的發(fā)光原理（2）能帶 單晶中外層電子的共有化運動狀態(tài)所對應的能級與單個孤立原子中外層電子的能級相對應，這樣，單晶中就有多個電子處在同一能級上。但是，同一能級最多容納2個電子，所以能級就會發(fā)生分裂，分裂成能量具有細微差別的許多能級，從而

6、可以容納多個電子。 能帶即能量密集區(qū)域，它是由能量具有細微差別的許多能級組成。孤孤立立原原子子能能級級1234012301234立立原原子子組組合合成成晶晶體體的的能能帶帶圖圖LED的發(fā)光原理的發(fā)光原理（3）價帶、導帶與禁帶價帶：在孤立原子中，電子是從低能級向高能級依次向上填滿。在單晶中，被填滿的能帶分裂的能級稱為滿帶。滿帶受原子核的束縛較強，最上層滿帶也稱為價帶。導帶：在滿帶上方，具有一系列空的能帶。原子核對位于空帶上的電子作用微弱，故也稱自由電子。最下層空帶也稱為導帶。禁帶：在價帶和導帶之間沒有能帶存在，這部分區(qū)域稱為禁帶。禁帶寬度用Eg表示。E-E+ELED的發(fā)光原理的發(fā)光原理2、如何有

7、效地改變半導體的導電性能？ 在半導體中摻入其它元素，形成P型或n型區(qū)域，可以有效改變半導體的導電性能。摻入摻入+3價原子，形成價原子，形成p型區(qū)型區(qū)摻入摻入+5價原子，形成價原子，形成n型區(qū)型區(qū)E-E+EsE-E+ELED的發(fā)光原理的發(fā)光原理3、復合復復合合方方式式輻射復合（發(fā)光）輻射復合（發(fā)光）非輻射復合（發(fā)熱）非輻射復合（發(fā)熱）直接復合直接復合間接復合（復合中心可以大大提高間接復合（復合中心可以大大提高復合機率）復合機率）h直直接接復復合合h間間接接復復合合hEg1240nmELED的發(fā)光原理的發(fā)光原理LED的發(fā)光過程 普通二極管的工作原理 LED發(fā)光原理 LED發(fā)光的顏色由什么決定？LE

8、D的發(fā)光原理的發(fā)光原理1、普通二極管的工作原理 P區(qū)多子空穴和N區(qū)多子空穴由于濃度差異向對方區(qū)域擴散，在PN結附近復合，并形成勢壘；勢壘形成內建電場，形成少子的漂移運動，阻礙擴散運動。擴散與漂移在宏觀上平衡。在外加正向偏壓下，擴散與漂移平衡被打破，擴散占主導地位，形成擴散電流。PN-+LED的發(fā)光原理的發(fā)光原理2、LED發(fā)光原理LED發(fā)光能級圖發(fā)光能級圖電電子子勢勢能能NPE+E+E-E-+V未加外場未加外場NPE+E+E-E-+V加正向電場加正向電場+勢阱LED芯片層次復雜，一些復合型層次能夠在芯片的半導體材料能級中形成芯片層次復雜，一些復合型層次能夠在芯片的半導體材料能級中形成量子阱。量子阱相當于很深的能級，能夠捕獲電子和空穴。量子阱也可以量子阱。量子阱相當于很深的能級，能夠捕獲電子和空穴。量子阱也可以等效于一個復合中心。等效于一個復合中心。在未加外場時，由于勢壘作用，阻止在未加外場時，由于勢壘作用，阻止N區(qū)電子和區(qū)電子和P區(qū)空穴進入量子阱區(qū)域。區(qū)空穴進入量子阱區(qū)域。加正向電場后，加正向電場后，N區(qū)電子和區(qū)電子和P區(qū)空穴順利進入量子阱區(qū)域，進行復合。區(qū)空穴順利進入量子阱區(qū)域，進行復合。LED的發(fā)光原理