LED芯片原理，LED芯片发光原理.doc

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1、LED芯片原理,LED芯片发光原理　　　　一、LED历史　　50年前人们已经了解半导体材料可产生光线的基本知识，1962年，通用电气公司的尼克•何伦亚克（NickHolonyakJr.）开发出第一种实际应用的可见光发光二极管。LED是英文lightemitTIngdiode（发光二极管）的缩写，它的基本结构是一块电致发光的半导体材料，置于一个有引线的架子上，然后四周用环氧树脂密封，即固体封装，所以能起到保护内部芯线的作用，所以LED的抗震性能好。　　最初LED用作仪器仪表的指示光源，后来各种光色的LED在交通信号灯和大面积显示屏中得

2、到了广泛应用，产生了很好的经济效益和社会效益。以12英寸的红色交通信号灯为例，在美国本来是采用长寿命、低光效的140瓦白炽灯作为光源，它产生2000流明的白光。经红色滤光片后，光损失90%，只剩下200流明的红光。而在新设计的灯中，Lumileds公司采用了18个红色LED光源，包括电路损失在内，共耗电14瓦，即可产生同样的光效。汽车信号灯也是LED光源应用的重要领域。　　　　二、LED芯片原理　　LED（LightEmitTIngDiode），发光二极管，是一种固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光。LED的心脏是一个半导体的晶

3、片，晶片的一端附在一个支架上，一端是负极，另一端连接电源的正极，使整个晶片被环氧树脂封装起来。半导体晶片由两部分组成，一部分是P型半导体，在它里面空穴占主导地位，另一端是N型半导体，在这边主要是电子。但这两种半导体连接起来的时候，它们之间就形成一个“P-N结”。当电流通过导线作用于这个晶片的时候，电子就会被推向P区，在P区里电子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量，这就是LED发光的原理。而光的波长也就是光的颜色，是由形成P-N结的材料决定的。　　　　　　　　　　　　三、LED芯片的分类　　1.MB芯片定义与特点　　定义：Met

4、alBonding（金属粘着）芯片；该芯片属于UEC的专利产品。　　特点：　　（1）采用高散热系数的材料---Si作为衬底，散热容易。　　ThermalConducTIvity　　GaAs：46W/m-K　　GaP：77W/m-K　　Si：125～150W/m-K　　Cupper:300~400W/m-k　　SiC：490W/m-K　　（2）通过金属层来接合（waferbonding）磊晶层和衬底，同时反射光子，避免衬底的吸收。　　（3）导电的Si衬底取代GaAs衬底，具备良好的热传导能力（导热系数相差3~4倍），更适应于高驱动电流

5、领域。　　（4）底部金属反射层，有利于光度的提升及散热。　　（5）尺寸可加大，应用于Highpower领域，eg:42milMB。　　2.GB芯片定义和特点　　定义：GlueBonding（粘着结合）芯片；该芯片属于UEC的专利产品。　　特点：　　（1）透明的蓝宝石衬底取代吸光的GaAs衬底，其出光功率是传统AS（Absorbablestructure）芯片的2倍以上，蓝宝石衬底类似TS芯片的GaP衬底。　　（2）芯片四面发光，具有出色的Pattern图。　　（3）亮度方面，其整体亮度已超过TS芯片的水平（8.6mil）。　　（4）

6、双电极结构，其耐高电流方面要稍差于TS单电极芯片。　　3.TS芯片定义和特点　　定义：transparentstructure（透明衬底）芯片，该芯片属于HP的专利产品。　　特点：　　（1）芯片工艺制作复杂，远高于ASLED。　　（2）信赖性卓越。　　（3）透明的GaP衬底，不吸收光，亮度高。　　（4）应用广泛。　　4.AS芯片定义与特点　　定义：Absorbablestructure（吸收衬底）芯片；经过近四十年的发展努力，台湾LED光电业界对于该类型芯片的研发、生产、销售处于成熟的阶段，各大公司在此方面的研发水平基本处于同一水平

7、，差距不大。　　大陆芯片制造业起步较晚，其亮度及可靠度与台湾业界还有一定的差距，在这里我们所谈的AS芯片，特指UEC的AS芯片，eg：712SOL-VR，709SOL-VR，712SYM-VR，709SYM-VR等。　　特点：　　（1）四元芯片，采用MOVPE工艺制备，亮度相对于常规芯片要亮。　　（2）信赖性优良。　　（3）应用广泛。　　　　四、LED芯片材料磊晶种类　　1.LPE：LiquidPhaseEpitaxy（液相磊晶法）GaP/GaP　　2.VPE：VaporPhaseEpitaxy（气相磊晶法）GaAsP/GaAs　　

8、3.MOVPE：MetalOrganicVaporPhaseEpitaxy（有机金属气相磊晶法）AlGaInP、GaN　　4.SH：GaAlAs/GaAsSingleHeterostructure（单异型结构）GaAlAs/GaAs