LED的封裝、檢測(cè)與應(yīng)用LED的發(fā)光原理LED的發(fā)光原理LED的發(fā)光材料

LED的發(fā)光材料主要為Ⅲ-Ⅴ族化合物半導(dǎo)體。

LED發(fā)光材料及相應(yīng)應(yīng)用領(lǐng)域

分類材料應(yīng)用領(lǐng)域可見(jiàn)光LED(450~780nm)傳統(tǒng)亮度紅黃光GaP、GaAsP、AlGaAs家電、信息產(chǎn)品、通訊產(chǎn)品、消費(fèi)性電子產(chǎn)品高亮度AlGaInP

(紅、橙、黃光)大型廣告牌、交通標(biāo)志、背光源、汽車燈GaInN

(藍(lán)、綠光)GaInN+熒光粉(白光)照明用不可見(jiàn)光LED

紅外線LED(850~950nm)GaAs、GaAlAs紅外無(wú)線通信IrDA模塊、搖控器光通訊LED/LD(1300~1550nm)GaAlAs光通訊用光源

LED的發(fā)光原理Ⅲ-Ⅴ族化合物所含元素

鎵Ga（Ⅲ族）銀白色金屬，熔點(diǎn)29.78℃。沸點(diǎn)2403℃。化合價(jià)2和3。高溫時(shí)能與大多數(shù)金屬作用,宜存放于塑料容器中。它凝固時(shí)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(shí)的副產(chǎn)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(lái)制作光學(xué)玻璃、真空管、半導(dǎo)體的原料。裝入石英溫度計(jì)可測(cè)量高溫。加入鋁中可制得易熱處理的合金。鎵和金的合金應(yīng)用在裝飾和鑲牙方面。也用來(lái)作有機(jī)合成的催化劑。可用于半導(dǎo)體工業(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(chǎn)中的循環(huán)母液是提取鎵的主要原料。砷As（Ⅴ族）砷在地殼中有時(shí)以游離狀態(tài)存在，不過(guò)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(jiàn)的化合物為砷的氫化物AsH3或稱胂。砷以三價(jià)和五價(jià)狀態(tài)存在于生物體中，三氧化二砷在我國(guó)古代文獻(xiàn)中稱為砒石或砒霜。銦In（Ⅲ族），銀白色金屬，主要以微量存在于錫石和閃鋅礦中，用化學(xué)法或電解法由閃鋅礦制得。質(zhì)軟，能拉成細(xì)絲。銦錠因其光滲透性和導(dǎo)電性強(qiáng)，主要用于生產(chǎn)ITO靶材（用于生產(chǎn)液晶顯示器和平板屏幕），這一用途是銦錠的主要消費(fèi)領(lǐng)域，占全球銦消費(fèi)量的70%。其次的幾個(gè)消費(fèi)領(lǐng)域分別是：電子半導(dǎo)體領(lǐng)域，占全球消費(fèi)量的12%；焊料和合金領(lǐng)域占12%；研究行業(yè)占6%。中國(guó)是世界上銦錠主要生產(chǎn)地，主要集中在云南（40%）。銦比鉛還毒。

LED的發(fā)光原理相關(guān)理論半導(dǎo)體單晶能帶理論。需要把握的概念：能帶的概念；價(jià)帶、導(dǎo)帶與禁帶的概念；如何有效半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能？載流子的復(fù)合方式。

LED的發(fā)光原理1、能帶的形成〔1〕單晶體中外層電子的公有化運(yùn)動(dòng)單個(gè)原子核外電子運(yùn)動(dòng)的不同狀態(tài)形成相應(yīng)的能級(jí)。在單晶體中，原子周期性緊致排列，每一個(gè)原子核的外層電子會(huì)受到四周其他原子核的共同作用，從而形成外層電子的公有化運(yùn)動(dòng)。紅色原子核的外層電子也會(huì)受到四周其他原子核的吸引，形成外層電子的公有化運(yùn)動(dòng)。

LED的發(fā)光原理〔2〕能帶單晶中外層電子的共有化運(yùn)動(dòng)狀態(tài)所對(duì)應(yīng)的能級(jí)與單個(gè)孤立原子中外層電子的能級(jí)相對(duì)應(yīng)，這樣，單晶中就有多個(gè)電子處在同一能級(jí)上。但是，同一能級(jí)最多容納2個(gè)電子，所以能級(jí)就會(huì)發(fā)生分裂，分裂成能量具有微小差異的很多能級(jí)，從而可以容納多個(gè)電子。能帶即能量密集區(qū)域，它是由能量具有微小差異的很多能級(jí)組成。孤立原子能級(jí)1234012301234立原子組合成晶體的能帶圖

LED的發(fā)光原理〔3〕價(jià)帶、導(dǎo)帶與禁帶價(jià)帶：在孤立原子中，電子是從低能級(jí)向高能級(jí)依次向上填滿。在單晶中，被填滿的能帶分裂的能級(jí)稱為滿帶。滿帶受原子核的束縛較強(qiáng)，最上層滿帶也稱為價(jià)帶。導(dǎo)帶：在滿帶上方，具有一系列空的能帶。原子核對(duì)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(dǎo)帶。禁帶：在價(jià)帶和導(dǎo)帶之間沒(méi)有能帶存在，這局部區(qū)域稱為禁帶。禁帶寬度用Eg表示。E-E+Eg

LED的發(fā)光原理2、如何有效地轉(zhuǎn)變半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能？在半導(dǎo)體中摻入其它元素，形成P型或n型區(qū)域，可以有效轉(zhuǎn)變半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能。摻入+3價(jià)原子，形成p型區(qū)摻入+5價(jià)原子，形成n型區(qū)E-E+EsE-E+Es

LED的發(fā)光原理3、復(fù)合復(fù)合方式輻射復(fù)合（發(fā)光）非輻射復(fù)合（發(fā)熱）直接復(fù)合間接復(fù)合（復(fù)合中心可以大大提高復(fù)合機(jī)率）hν直接復(fù)合hν間接復(fù)合

LED的發(fā)光原理LED的發(fā)光過(guò)程一般二極管的工作原理LED發(fā)光原理LED發(fā)光的顏色由什么打算？

LED的發(fā)光原理1、一般二極管的工作原理P區(qū)多子空穴和N區(qū)多子空穴由于濃度差異向?qū)Ψ絽^(qū)域集中，在PN結(jié)四周復(fù)合，并形成勢(shì)壘； 勢(shì)壘形成內(nèi)建電場(chǎng)，形成少子的漂移運(yùn)動(dòng)，阻礙集中運(yùn)動(dòng)。集中與漂移在宏觀上平衡。 在外加正向偏壓下，集中與漂移平衡被打破，集中占主導(dǎo)地位，形成集中電流。PN---+++

LED的發(fā)光原理2、LED發(fā)光原理LED發(fā)光能級(jí)圖電子勢(shì)能NPE+E+E-E----++△V未加外場(chǎng)NPE+E+E-E----++△V加正向電場(chǎng)+勢(shì)阱LED芯片層次簡(jiǎn)單，一些復(fù)合型層次能夠在芯片的半導(dǎo)體材料能級(jí)中形成量子阱。量子阱相當(dāng)于很深的能級(jí)，能夠捕獲電子和空穴。量子阱也可以等效于一個(gè)復(fù)合中心。在未加外場(chǎng)時(shí)，由于勢(shì)壘作用，阻擋N區(qū)電子和P區(qū)空穴進(jìn)入量子阱區(qū)域。加正向電場(chǎng)后，N區(qū)電子和P區(qū)空穴順當(dāng)進(jìn)入量子阱區(qū)域，進(jìn)展復(fù)合。

LED的發(fā)光原理3、