半导体发光显示器件LE

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1、第2章半导体发光显示器件（LED）§2半导体发光显示器件（LED）WhatisLED?Lightemittingdiodes,commonlycalledLEDs,areusedfordozensofdifferentapplicationsandarefoundinallkindsofdevices(digitalclocks,remotecontrols,lightupwatchesandtellturnedonindicator).Televisionscreen2.1、P-N结发光原理由于少数载流子在电场作用下能量增加，这些载流子在同

2、质结或异质结区的注入与复合而产生的发光叫做结型电致发光（又称注入式电致发光）。概据这种发光现象制成的发光器件称为结型电致发光显示器件。用P-N结电致发光原理制成的发光二极管是在60年代末得到迅速发展的。LED是注入式电致发光显示器件的典型。P-N结发光原理2.2、LED的伏安特性开启电压与材料有关，对于GaAs是1.0V；GaAs1-xPx、Ga1-xAlxAs大致是1.5V；发红光的GP是1.8V，发绿光的GaP是2.0V。反向击穿电压一般在-5V以上。2.3、亮度与电流关系在低电流密度下，m=1.3~1.5；在高电流密度下，扩散电流起支配

3、作用，m≈1。自发辐射情况下由于存在非辐射复全以及隧道电流2.4、LED的驱动（2.4）2.5、LED光源的特点电压：LED使用低压电源，供电电压在6-24V之间，根据产品不同而异，所以它是一个比使用高压电源更安全的电源，特别适用于公共场所。效能：消耗能量较同光效的白炽灯减少80%适用性：很小，每个单元LED小片是3-5mm的正方形，所以可以制备成各种形状的器件，并且适合于易变的环境稳定性：10万小时，光衰为初始的50%响应时间：其白炽灯的响应时间为毫秒级，LED灯的响应时间为纳秒级对环境污染：无有害金属汞颜色：改变电流可以变色，发光二极管方

4、便地通过化学修饰方法，调整材料的能带结构和带隙，实现红黄绿兰橙多色发光。如小电流时为红色的LED，随着电流的增加，可以依次变为橙色，黄色，最后为绿色价格：LED的价格比较昂贵，较之于白炽灯，几只LED的价格就可以与一只白炽灯的价格相当，而通常每组信号灯需由上300～500只二极管构成。2.6、单色光LED的种类及其发展历史最早应用半导体P-N结发光原理制成的LED光源问世于20世纪60年代初。当时所用的材料是GaAsP，发红光（λ=650nm），在驱动电流为20毫安时，光通量只有千分之几个流明，相应的发光效率约0.1流明/瓦。70年代中期，引

5、入元素In和N，使LED产生绿光（λ=555nm），黄光（λ=590nm）和橙光（λ=610nm），光效也提高到1流明/瓦。到了80年代初，出现了GaAlAs的LED光源，使得红色LED的光效达到10流明/瓦。90年代初，发红光、黄光的GaAlInP和发绿、蓝光的GaInN两种新材料的开发成功，使LED的光效得到大幅度的提高。在2000年，前者做成的LED在红、橙区（λ=615nm）的光效达到100流明/瓦，而后者制成的LED在绿色区域（λp=530nm）的光效可以达到50流明/瓦。2.7、单色光LED应用最初LED用作仪器仪表的指示光源，后

6、来各种光色的LED在交通信号灯和大面积显示屏中得到了广泛应用，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。1987年，我国开始在汽车上安装高位刹车灯，由于LED响应速度快（纳秒级），可以及早让尾随车辆的司机知道行驶状况，减少汽车追尾事

7、故的发生。另外，LED灯在室外红、绿、蓝全彩广告显示屏得到了广泛的应用。360°LED环型显示器工作原理分辨率的计算方法设每列LED个数为K，列长度为L，若有n列LED，列区间扫描等份数为m。若要形成正方形像素，必须设计L/K=2πr/nm，其中r为旋转面半径。例如设计一个8列LED的旋转显示屏，列区间等分为64份，每列有512个发光管，则可构成一个512×512=26万像素的画面，而所用的发光管数量仅为512×8=4096个。2.8、白光LED的开发对于一般照明，或显示器的背照光而言，人们更需要白色的光源。1998年发白光的LED开发成功。

8、这种LED是将GaN芯片和钇铝石榴石（YAG）封装在一起做成。GaN芯片发蓝光（λ=465nm，谱宽=30nm），高温烧结制成的含Ce3+的YAG荧光粉受此蓝光激发