LED基础知识+教程

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1、瑋群(光電)事業部LED基礎知識教程LED基礎知識教程目錄一、LED定義及發展二、LED發光原理分析三、LED制程工藝介紹四、LED制程配套工程注意事項五、LED常用單位及專業術語一、LED定義及發展1.LED的定義：發光二極體（LightEmittingDiode,LED），是一種半導體元件。初時多用作為指示燈、顯示板等；隨著白光發光二極體的出現，也被用作照明。它是21世紀的新型光源，具有效率高、壽命長、不易破損等傳統光源無法與之比較的優點。加正向電壓時，發光二極體能發出單色、不連續的光，這是電致發光效應的一種。改變所採用的半導體材料的化學組成成分，可使發光二極體發出在近紫外線、可

2、見光或紅外線的光。一、LED定義及發展2.LED發展史Å1907年，HenryJosephRound第一次在碳化硅里观察到电致发光现象。Ç20世纪20年代晚期，BernhardGudden和RobertWichard在德国使用从锌硫化合物与铜中提炼的黄磷产生发光。É1936年，GeorgeDestian发表了关于硫化锌粉末发射光线的报告。Ñ20世纪50年代，英国科学家在电致发光的实验中使用（半导体）砷化镓发明了第一枚具有现代意义的LED。Ö20世纪60年代末，人们在砷化镓基体上使用磷化物发明了第一只可见红光的LED。Ü70年代中期，黄光和绿光LED面世。á20世纪80年代，高亮LED

3、面世。à20世纪90年代，藍光LED問世，开启了照明和光电显示领域的新境界，1997年，白光LED诞生。一、LED定義及發展3.LED具有之特性發光效率高，遠景可比白熾燈節能90%，比熒光燈節能50%壽命長，使用壽命可達10萬小時體積小，耐沖擊，不易損壞色彩丰富，可實現各種顏色的變化安全環保，使用電壓低，晶粒可回收，無熒光燈水銀污染4.LED目前市場應用范圍交通信号灯、NOTEBOOK背光源、大型LED显示器、景观灯、路灯、隧道燈、手電筒、日光灯、汽车等各种车辆的指示灯、LED字母數字顯示器、遥控器等二、LED發光原理及結構1.LED發光的基本原理利用P型材質(電洞)及N型材質(電子

4、)，通入順向電壓，電子由N區流向P區，電洞則由P區流向N區，電子與電洞於PN接面結合而產生光。二、LED發光原理及結構分析2.LED按發出光譜之分類一般可見光波長高亮度450~780nmLED短波長紅外光不可見光850~950nm光波長長波長紅外光850~1550nm850~950nm二、LED發光原理及結構分析3.LED晶粒基本結構，從N層至P層為LED磊晶層。二、LED發光原理及結構分析4.P型半導體與N型半導體概述：P型（在4價本征半導體材質中摻入3價N型（在4價本征半導體材質中摻入5價雜質，如硼、鎵、銦、鋁等，獲得雜質，如氮、磷、砷等，獲得大量大量空穴，形成P形半導體）電子，

5、形成N形半導體）二、LED發光原理及結構分析5.PN結概述：當P形半導體與N形半導體接觸後，根据扩散原理，空穴要从浓度高的P区向N区扩散，自由电子要从浓度高的N区向P区扩散，并在交界面发生复合(耗尽），形成载流子极少的正负空间电荷区（如图所示），也就是PN结，又叫耗尽层二、LED發光原理及結構分析二、LED發光原理及結構分析PN结的特性：由于内电场阻挡了多数载流子的运动，阻挡层中没有载流子，因此PN结是不导电的。但是，如果我们在PN结上接一个外加电压来改变了内电场，也就是改变阻挡层，PN结的导电性能就会发生变化。当外加電场与内電场方向一致：不导电，当外加電场与内電场方向相反：導通。二

6、、LED發光原理及結構分析6.決定LED發光顏色的重要因素：能隙Eg(ev電子伏特)能隙的定義：半導體化合物中的電子吸收足夠的能量才能跳出形成電子或電洞，所需吸收的最小能量叫做能隙(bandgap)Eg，能隙的大小與共價鍵強度有關，共價鍵強度越強，能隙越大。7.LED發光波長λλ＝1240/Eg(mm)8.目前LED結構常加入活性層（發光層），控制發光波長，提高發光效率。二、LED發光原理及結構分析òLED可見光光譜：二、LED發光原理及結構分析9.目前常見可見光發光二極體及結構a.GaP/GaAsP系發光二極體b.AlGaAs系發光二極體c.AlInGaP系發光二極體d.GaN系發

7、光二極體二、LED發光原理及結構分析a.GaP/GaAsP系發光二極體此系之發光二極體有三種，GaP680nm紅光發光二極體，GaP570nm黃綠光發光二極體，與GaAsP系發光二極體（一）（二）（三）二、LED發光原理及結構分析b.AlGaAs系發光二極體單異質結構紅光LED雙異質結構紅光LED二、LED發光原理及結構分析基板分離過程雙行雙異質結構發光LED二、LED發光原理及結構分析c.AlInGaP系發光二極體AlInGaP發光二極體斷面圖二、LED