半导体发光二极管ppt课件.ppt

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1、半导体发光二极管一、导言二、基本结构三、主要参数四、工艺简介一、导言最早在60年代初期出现GaAsP红色发光器件，进而出现GaP掺锌氧对的红色器件，GaP掺氮的黄绿器件等等。十年后这些器件实现大批量生产。到了80年代中期出现了GaAlAs发光二极管，其发光亮度有了大幅度提高。到了1990年，Hewlett-Packard公司和东芝公司分别提出了一种以AlGaIn材料为基础的新型发光二极管。由于AlGaIn在光谱的红到黄绿部分均可得到很高的发光效率，使LED的应用得到大大发展。1、导言（续）这些应用包括汽车灯（如尾灯和转弯灯等），户外可变信号，高速公路资料信号，户外大屏幕显

2、示以及交通信号灯。近几年来，由于CaN材料制造技术的迅速进步，使蓝、绿、白LED的产业化成为现实，而且由于芯片亮度的不断提高和价格的不断下降，使得蓝、绿、白LED在显示、照明等领域得到越来越广泛的应用。二、发光二极管的基本结构发光二极管的英语名称为：LightEmittingDiode，简称LED，图<1>是普通LED的基本结构图。它是用银浆把管芯装在引线框架（支架）上，再用金线把管芯的另一侧连接到支架的另一极，然后用环氧树脂封装成型。图<1>普通LED基本结构图发光二极管的基本结构（续）组成LED的主要材料包括：管芯、粘合剂、金线、支架和环氧树脂。2.1管芯管芯是一个由化合物

3、半导体组成的PN结。由不同材料制成的管芯可以发出不同的颜色。即使同一种材料，通过改变掺入杂质的种类或浓度，或者改变材料的组份，也可以得到不同的发光颜色。下表是不同颜色的发光二极管所使用的发光材料。发光颜色发光材料发光颜色发光材料普通红磷化镓普通黄、橙磷砷镓中亮度红磷砷镓超高亮黄、橙镓铟铝磷高亮红镓铝砷蓝氮化镓超高亮红镓铟铝磷紫氮化镓普通绿、黄绿磷化镓白氮化镓+荧光粉高亮绿镓铟铝磷红外砷化镓超高亮绿镓铟铝磷表<1>不同颜色的发光二极管所使用的发光材料发光二极管的基本结构（续）图<2>是LED芯片图形。多数管芯正面为P面，连接到电源的正极，背面为N面，连接到电源的负极（(GaAlA

4、s芯片正面为N，背面为P；以蓝宝石衬底的蓝、绿芯片P、N都在正面)。约在管芯2/3高处，是P区和N区的交界处，称PN结。图<2>LED芯片图形发光二极管的基本结构（续）当有电流通过PN结时产生发光，发光颜色取决于芯片材料，而发光强度除了和材料有关外，还和通过PN结电流的大小以及封装形式有关。电流越大，发光强度越高，但当电流达到一定程度时出现光的饱和，这时电流再增加，光强不再增加。封装时芯片到出光面距离越远，发光强度越高，但角度也越小。发光二极管的基本结构（续）2.2粘合剂粘合剂的作用是把管芯粘在支架的反射杯上，一般使用导电银浆作为粘合剂，但对于蓝宝石衬底的芯片，因两个电极都在正

5、面，因此使用绝缘胶作为粘合剂。银浆有单组份和双组份两种，目前使用的银浆大都为单组份银浆，这种银浆必须在低温下保存。粘合剂的性能对制品的可靠性及透光效果有直接影响，因此，必须根据实际情况，选择合适的粘合剂，并注意应在规定的期限内使用。发光二极管的基本结构（续）2.3金线金线的作用是把管芯的电极连接到支架上。主要有φ25μm和φ30μm两种规格，一般场合使用φ25μm金线，对于通过电流较大，可靠性要求较高的场合，则使用φ30μm金线。2.4支架支架也即LED的外引线,一般使用基体为铁并镀银的支架，但有时为了提高制品的散热性能，则使用基体为铜的支架，当然，其材料成本也相应增加。发光二

6、极管的基本结构（续）2.5环氧树脂LED采用环氧树脂作为封装材料。环氧树脂的性能对LED的光电特性尤其是可靠性有很大影响。它的选择必须充分考虑其可靠性、出光效果、工艺可行性及价格等。目前国内较常用的是台湾产的EP系列环氧树脂，而我公司外加工线则较多使用日本产的502、512、514等树脂。502树脂的流动性较好，但出光效果较差，512树脂的出光效果好，但粘度较高，工艺可行性差，可靠性也较差，514树脂的最大优点是耐热性能好，因此，常用于可靠性要求较高的制品。发光二极管的基本结构（续）树脂分为主剂和硬化剂两部分，有的树脂在主剂中加入了颜料，因此得到了各种颜色的主剂，而大多数树脂主

7、剂出厂时是一种淡蓝色的液体，封装时根据需要加入不同颜料，硬化剂是一种无色透明的液体。在树脂中加入适量的散射剂可以提高发光的均匀性，增大散射角，但同时法向发光强度降低。三、LED的主要技术参数3.1电学参数3.1.1正向压降指每个LED通过的正向电流为规定值时，正、负极之间产生的电压降，用符号VF表示。由不同材料制成的LED具有不同的VF值。此外电极材料的选择以及电极制造过程工艺条件的控制也对VF值有着重要影响。组装过程影响VF值的因素主要是银浆的质量。银浆过期变质，使用双组份银浆时搅拌不均匀