半导体照明基础知识.ppt
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3 第1章 光 视觉 颜色——半导体照明课件PPT
第三节 颜 色 三、三原色原理
指自然界中常见的大部分 彩色都可由三种相互独立的基 色按照一定比例混合得到。
所谓独立，是指其中任何 一种原色都不能由另外两 种原色合成。
第三节 颜 色 三、三原色原理
相加混色规律
红色＋绿色＋蓝色＝白色 红色＋绿色＝黄色 红色＋蓝色＝品红（紫） 绿色＋蓝色＝青色
黄色＋蓝色＝白色 品红＋绿色＝白色 青色＋红色＝白色
总结颜色的基本特性：色调、彩度和明度。
注意： 彩色系列：具有完整的三个特性 黑白系列：只有明度
彩度为0 没有色调
二 颜色的基本特性 2、基本特性
总结颜色的基本特性：色调、彩度和明度。
色调＋彩度（色饱和度）＝色度 色度既说明彩色光的颜色类别，又说明颜色的深浅程度。
色度＋亮度＝完整彩色 非彩色只有亮度的差别，而没有色调和饱和度这两种特性 。
含义：发光体发出的光所形成的颜色 通常分 单色光：颜色取决于单色光的波长——光谱色
复合光：颜色取决于复合光的光谱能量分布
2、物体表面色
含义：物体(非发光体)表面的颜色 ——由被该表面的反射光所呈现的知觉色 入射光的光谱能量分布
物体色取决于 物体表面的反射比
二 颜色的基本特性 1、颜色的分类
黑白系列:黑、深灰、中灰、浅灰、白
1）任一给定颜色可以用三种原色(红、绿、蓝)按一定比 例混合而成，或者说各种颜色的光都可以分解成红、绿、 蓝三种原色。
2）三原色理论认为，人眼视网膜上的锥状细胞包含着红、 绿、蓝三种反映色素，它们分别对不同波长的光发生反 应，视觉神经中枢综合这三种刺激的相对强度而产生一 种颜色感觉，三种刺激的相对强度不同时，就产生不同 的颜色视觉。
相加混色图
第三节 颜 色 三、三原色原理
《半导体照明》PPT课件上课讲义
标2总0志“功0衡0着率器0颗L1”E2超D0高0光高W6源亮米,在进白，众光 入L多E新重普D的2将通5里0“照K程衡明g 碑器的”衬点托缀下 的更通引体人透 注明 目
存在的问题
• 价格过高 • 发光效率还不够高 • 性价比低 • 还不到民众普及的时刻 • 半导体照明的寿命实际上还涉及多方面的
问题，与10万小时的理论寿命有差距 • 专利争议
• 高频特性，可以达到300G Hz（硅为10G， 砷化镓为80G）
GaN半导体材料特点
• 高温特性，在300℃正常工作（非常适用于 航天、军事和其它高温环境）
• 耐酸、耐碱、耐腐蚀（可用于恶劣环境）
• 高压特性（耐冲击，可靠性高）
• 大功率（对通讯设备是非常渴望的）
GaN外延片生产
• 通过MOCVD进行GaN单晶膜外延生长 用蓝宝石为衬底材料 用高纯氨气提供氮源 用金属有机源提供镓、铟、铝源 通过金属有机源化学气相沉积的方法 进行生长
方大集团于2001年9月在国内第一个 生产出GaN基LED外延片
方大集团6X2MOCVD设备
GaN基蓝绿光LED芯片
GaN基大功率蓝光LED芯片
GaN半导体光电器件应用
• 蓝、绿光LED
全彩色大屏幕 交通信号灯 背光源、仪器仪表指示灯 景观光源
室外大LED全彩色屏幕
LED交通信号灯
城 市 建 筑 装 饰 灯 光 工 程
七、未来的前景
未来的指标
• 发光效率达到 200 ml/w • 显色指数接近 100% • 新的半导体材料和技术会进一步发展 • 价格下降，为百姓所接受
进入主流光源是必然趋势
• 没有人怀疑 • 国内外的传统照明企业都非常积极 • 真正进入绿色照明 • 产业链条已经形成，互动作用明显
存在的问题
• 价格过高 • 发光效率还不够高 • 性价比低 • 还不到民众普及的时刻 • 半导体照明的寿命实际上还涉及多方面的
问题，与10万小时的理论寿命有差距 • 专利争议
• 高频特性，可以达到300G Hz（硅为10G， 砷化镓为80G）
GaN半导体材料特点
• 高温特性，在300℃正常工作（非常适用于 航天、军事和其它高温环境）
• 耐酸、耐碱、耐腐蚀（可用于恶劣环境）
• 高压特性（耐冲击，可靠性高）
• 大功率（对通讯设备是非常渴望的）
GaN外延片生产
• 通过MOCVD进行GaN单晶膜外延生长 用蓝宝石为衬底材料 用高纯氨气提供氮源 用金属有机源提供镓、铟、铝源 通过金属有机源化学气相沉积的方法 进行生长
方大集团于2001年9月在国内第一个 生产出GaN基LED外延片
方大集团6X2MOCVD设备
GaN基蓝绿光LED芯片
GaN基大功率蓝光LED芯片
GaN半导体光电器件应用
• 蓝、绿光LED
全彩色大屏幕 交通信号灯 背光源、仪器仪表指示灯 景观光源
室外大LED全彩色屏幕
LED交通信号灯
城 市 建 筑 装 饰 灯 光 工 程
七、未来的前景
未来的指标
• 发光效率达到 200 ml/w • 显色指数接近 100% • 新的半导体材料和技术会进一步发展 • 价格下降，为百姓所接受
进入主流光源是必然趋势
• 没有人怀疑 • 国内外的传统照明企业都非常积极 • 真正进入绿色照明 • 产业链条已经形成，互动作用明显
半导体照明基础知识培训资料
半导体照明基础知识笫一部分光源基础1. 光致发光有大量材料受到紫外线的激发而辐射出可见光，称为光致发光荧光这个词用来表示材料受到激发后立即发光.荧光灯属.光致发光2•电致发光将电能直接转化为光能的一种物理现象.光-电转换不需经过其他物理过程.如丄ED发光属电致发光.3. 光源分类热辐射：白炽灯，卤钨灯气体放电：高压气体放电灯：汞灯.钠灯.舍金卤化物灯.低压气体放电灯：钠灯，荧光灯.电致发光：发光二极管（LED4. 性能参数光效：光源将其他形式的能量转化为可见光的能力的量，光源所发出的光通量和光源所消耗的电功率之比。
即①/Pi单位：ml/w光源寿命：全寿命，平均寿命，有效寿命。
有效寿命是指光源的光通量下降到初始值的70%5. 光通维持率在规定条件下对LED竟明产品进行燃点，在寿命期间内燃点达到一特定时间时所发出的光通量与初始光通量的比值，用百分数表示。
6. 光分布光源的分布分为漫射性和指向性。
笫二部分光度学基础1. 光通量光通量：光源在单位时间内发出的光量称为光源的光通量用①表示。
单位:ml2. 发光强度光源在某一方向的单位立体角中发射的光通量定义为光源在该方向上的发光强度。
（简称光强）用符号：I表示,单位：（cd）表示3. 光照度光照度（简称照度）是表征表面被照明程度的量，是单位表面接受到的光通量用符号:E表示，单位：lx, 例：晴天中午地面照度为了100000 lx4. 亮度光源在某一方向的亮度（L）是光源在该方向上的单位投影面在单位立体角中发射的光通量.笫三部分色度学基础1. CIE标准色度学系统规定RG系统的三色光波长700.0nm（红光R）546.1 nm（绿光G）435.8nm（蓝光B）2. 色温将标准黑体加温，黑体颜色将由：红，橙红，黄，黄白，蓝白依次变化。
光源色温定义为和黑体颜色相近时的黑体温度。
用热力学温度K表示。
色温用CT 表示，单位:K当光源发出的光的颜色与黑体在某一温度下辐射的颜色相同时，黑体的温度称为该光源的颜色温度，简称：色温3. 相关色温光源发出的光的颜色和各种温度下的黑体辐射的颜色都不完全相同，通常选用与其光颜色最为接近的黑体的温度为该光源的相关色温，用CC■表示单位:K 4. 显色指数光源对物体颜色的还原能力用显色指数表示。
6 第4章 半导体的激发与发光——半导体照明课件PPT
注：声子就是晶格振动的简正模能量量子。
第二节 注入载流子的复合
直接带隙半导体 间接带隙半导体
价带的极大值和导带的极小 价带的极大值和导带的极
值都位于k空间的原点上；
小值不位于k空间的原点上
价带电子跃迁到导带时，只 要求能量的改变，而电子的 准动量不发生变化，称为直 接跃迁；
价带的电子跃迁到导带时 ，不仅要求电子的能量要 改变，电子的准动量也要 改变，称为间接跃迁
（2）热击穿（不可逆）
反向电压
反向电流
结温
热激发
3、PN结的电容效应 在PN结内的耗尽层中，存在相对的正负电荷，根据外加电压
能改变耗尽层的宽度，因而电容量也随之变化，因此PN结具有 的电容效应。
在突变结的情况下：
Cj
C0
(1
V
)
1 2
在缓变结的情况1 3
式中C0是无外加电压时耗尽层的电容量。
I （毫安）
３０
正向
２０
１０
0
0.2
V（伏）
1.0
（２） 反向偏压
在ＰＮ结的P型区接电源负极，N型区接电源正极， 叫反向偏压。
E
p型
n型
E阻
阻挡层势垒增大、变宽， 不利于空穴向Ｎ区运动，
I 也不利于电子向P区运动，
没有正向电流。 PN结表现 为大电阻。
但是，由于少数载流子 的存在，会形成很弱的反 向电流，这个电流也称为 反向饱和电流。
直接跃迁对应的半导体材料 称为直接禁带半导体， GaAs，GaN，ZnO。
间接跃迁对应的半导体材 料称为间接禁带半导体， 例子：Si，Ge，GaP。
表4-2 直接和间接带隙半导体的理论复合概率（300K）
化合物 GaAs GaSb InP
第二节 注入载流子的复合
直接带隙半导体 间接带隙半导体
价带的极大值和导带的极小 价带的极大值和导带的极
值都位于k空间的原点上；
小值不位于k空间的原点上
价带电子跃迁到导带时，只 要求能量的改变，而电子的 准动量不发生变化，称为直 接跃迁；
价带的电子跃迁到导带时 ，不仅要求电子的能量要 改变，电子的准动量也要 改变，称为间接跃迁
（2）热击穿（不可逆）
反向电压
反向电流
结温
热激发
3、PN结的电容效应 在PN结内的耗尽层中，存在相对的正负电荷，根据外加电压
能改变耗尽层的宽度，因而电容量也随之变化，因此PN结具有 的电容效应。
在突变结的情况下：
Cj
C0
(1
V
)
1 2
在缓变结的情况1 3
式中C0是无外加电压时耗尽层的电容量。
I （毫安）
３０
正向
２０
１０
0
0.2
V（伏）
1.0
（２） 反向偏压
在ＰＮ结的P型区接电源负极，N型区接电源正极， 叫反向偏压。
E
p型
n型
E阻
阻挡层势垒增大、变宽， 不利于空穴向Ｎ区运动，
I 也不利于电子向P区运动，
没有正向电流。 PN结表现 为大电阻。
但是，由于少数载流子 的存在，会形成很弱的反 向电流，这个电流也称为 反向饱和电流。
直接跃迁对应的半导体材料 称为直接禁带半导体， GaAs，GaN，ZnO。
间接跃迁对应的半导体材 料称为间接禁带半导体， 例子：Si，Ge，GaP。
表4-2 直接和间接带隙半导体的理论复合概率（300K）
化合物 GaAs GaSb InP
半导体基础知识幻灯片
在硅或锗晶体中掺入少量的三价元素，如硼
（或铟），晶体点阵中的某些半导体原子被杂质
取代，硼原子的最外层有三个价电子，与相邻的
半导体原子形成共价键时， 空穴
产生一个空穴。这个空穴
可能吸引束缚电子来填补，
+4
+4
使得硼原子成为不能移动
的带负电的离子。由于硼
+3
+4
原子接受电子，所以称为
受主原子。
硼原子
P 型半导体中空穴是多子，电子是少子。
多余 电子
磷原子
+4 +4 +5 +4
N 型半导体中 的载流子是什 么？
1、由施主原子提供的电子，浓度与施主原子相同。 2、本征半导体中成对产生的电子和空穴。
掺杂浓度远大于本征半导体中载流子浓度，所以，自 由电子浓度远大于空穴浓度。自由电子称为多数载流 子（多子），空穴称为少数载流子（少子）。
二、P 型半导体
2.1.1 PN 结的形成
在同一片半导体基片上，分别制造P 型半导 体和N 型半导体，经过载流子的扩散，在它们的 交界面处就形成了PN 结。
内电场越强，就使漂移 运动越强，而漂移使空 间电荷区变薄。
漂移运动
P型半导体
内电场E N型半导体
－－－－ － － －－－－ － － －－－－ － － －－－－ － －
半导体基础知识幻灯片
半导体基础知识
第一章 半导体器件
§ 1.1 半导体的基本知识 § 1.2 PN 结及半导体二极管 § 1.3 特殊二极管 § 1.4 半导体三极管 § 1.5 场效应晶体管
§1.1 半导体的基本知识
1.1.1 导体、半导体和绝缘体
导体：自然界中很容易导电的物质称为导体，金属 一般都是导体。
（或铟），晶体点阵中的某些半导体原子被杂质
取代，硼原子的最外层有三个价电子，与相邻的
半导体原子形成共价键时， 空穴
产生一个空穴。这个空穴
可能吸引束缚电子来填补，
+4
+4
使得硼原子成为不能移动
的带负电的离子。由于硼
+3
+4
原子接受电子，所以称为
受主原子。
硼原子
P 型半导体中空穴是多子，电子是少子。
多余 电子
磷原子
+4 +4 +5 +4
N 型半导体中 的载流子是什 么？
1、由施主原子提供的电子，浓度与施主原子相同。 2、本征半导体中成对产生的电子和空穴。
掺杂浓度远大于本征半导体中载流子浓度，所以，自 由电子浓度远大于空穴浓度。自由电子称为多数载流 子（多子），空穴称为少数载流子（少子）。
二、P 型半导体
2.1.1 PN 结的形成
在同一片半导体基片上，分别制造P 型半导 体和N 型半导体，经过载流子的扩散，在它们的 交界面处就形成了PN 结。
内电场越强，就使漂移 运动越强，而漂移使空 间电荷区变薄。
漂移运动
P型半导体
内电场E N型半导体
－－－－ － － －－－－ － － －－－－ － － －－－－ － －
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半导体基础知识
第一章 半导体器件
§ 1.1 半导体的基本知识 § 1.2 PN 结及半导体二极管 § 1.3 特殊二极管 § 1.4 半导体三极管 § 1.5 场效应晶体管
§1.1 半导体的基本知识
1.1.1 导体、半导体和绝缘体
导体：自然界中很容易导电的物质称为导体，金属 一般都是导体。
半导体基础知识(48)PPT课件
结电容： Cj Cb Cd
结电容不是常量！若PN结外加电压频率高到一定 程度，则失去单向导电性！
个人观点供参考，欢迎讨论！
2、本征半导体中的两种载流子
运载电荷的粒子称为载流子。 外加电场时，带负电的自由 电子和带正电的空穴均参与导 电，且运动方向相反。由于载 流子数目很少，导电性很差。 温度升高，热运动加剧，载 流子浓度增大，导电性增强。 绝对温度0K时不导电。
载流子ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
二、杂质半导体
1、N型半导体
5
多数载流子
空穴比未加杂质时的数目 多了？少了？为什么？
四、PN结的电容效应
1、势垒电容 PN结外加电压变化时，空间电荷区的宽度将发生
变化，有电荷的积累和释放的过程，与电容的充放 电相同，其等效电容为势垒电容Cb。 2、扩散电容
PN结外加的正向电压变化时，在扩散路程中载 流子的浓度及其梯度均有变化，也有电荷的积累和 释放的过程，其等效电容为扩散电容Cd。
第二讲 半导体基础知识
一、本征半导体 二、杂质半导体 三、PN结的形成及单向导电性 四、PN结的电容效应
一、本征半导体
1、什么是半导体？什么是本征半导体？
导电性介于导体与绝缘体之间的物质为半导体。 导体－－铁、铝、铜等金属元素等低价元素，其最外层电 子在外电场作用下很容易产生定向移动，形成电流。 绝缘体－－惰性气体、橡胶等，其原子的最外层电子受原子 核的束缚力很强，只有在外电场强到一定程度才可能导电。 半导体－－硅（Si）、锗（Ge），均为四价元素，它们原 子的最外层电子受原子核的束缚力介于导体与绝缘体之间。 本征半导体是纯净，晶体结构的半导体。
无杂质 稳定的结构
1、本征半导体的结构
共价键
由于热运动，具有足够能量 的价电子挣脱共价键的束缚
结电容不是常量！若PN结外加电压频率高到一定 程度，则失去单向导电性！
个人观点供参考，欢迎讨论！
2、本征半导体中的两种载流子
运载电荷的粒子称为载流子。 外加电场时，带负电的自由 电子和带正电的空穴均参与导 电，且运动方向相反。由于载 流子数目很少，导电性很差。 温度升高，热运动加剧，载 流子浓度增大，导电性增强。 绝对温度0K时不导电。
载流子ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
二、杂质半导体
1、N型半导体
5
多数载流子
空穴比未加杂质时的数目 多了？少了？为什么？
四、PN结的电容效应
1、势垒电容 PN结外加电压变化时，空间电荷区的宽度将发生
变化，有电荷的积累和释放的过程，与电容的充放 电相同，其等效电容为势垒电容Cb。 2、扩散电容
PN结外加的正向电压变化时，在扩散路程中载 流子的浓度及其梯度均有变化，也有电荷的积累和 释放的过程，其等效电容为扩散电容Cd。
第二讲 半导体基础知识
一、本征半导体 二、杂质半导体 三、PN结的形成及单向导电性 四、PN结的电容效应
一、本征半导体
1、什么是半导体？什么是本征半导体？
导电性介于导体与绝缘体之间的物质为半导体。 导体－－铁、铝、铜等金属元素等低价元素，其最外层电 子在外电场作用下很容易产生定向移动，形成电流。 绝缘体－－惰性气体、橡胶等，其原子的最外层电子受原子 核的束缚力很强，只有在外电场强到一定程度才可能导电。 半导体－－硅（Si）、锗（Ge），均为四价元素，它们原 子的最外层电子受原子核的束缚力介于导体与绝缘体之间。 本征半导体是纯净，晶体结构的半导体。
无杂质 稳定的结构
1、本征半导体的结构
共价键
由于热运动，具有足够能量 的价电子挣脱共价键的束缚
半导体照明复习提纲及答案PPT课件
的获取主要有三种方式：1. 1-pc-LED；2. 2-pc-LED3. 3-pc-LED。
20.晶体结构的测定-粉末X射线衍射。粉末X 射线衍射（XRD），1,粉末X 射线
衍射图。2. JCPDS 卡片，测得衍射图，常常采用比对法确认未知样品的化合物
的所属晶系。
21.粒度。粉体荧光材料的粒度检测，属材料形貌分析。粒度常以“粒径”或“
6
26.发光亮度的测量。一般采用照度计法测定荧光粉的相对亮度。所谓“相对 亮度”，是指“在特定波长光稳定激发下，待测荧光粉与同一牌号的参比荧 光粉（光谱功率分布相同）的亮度之比”。由测量结果计算出相对亮度：
B=(Ic /I)×100%
27.定域能级。在实际晶体中，由于存在各种杂质、缺陷以及晶体表面和界面 ，都有可能破坏晶格的周期性。而在这些周期性遭到破坏的地方，有可能产 生一些特殊的能量，在禁带中形成某些束缚态。当部分电子或空穴被束缚在 这些区域附近时，形成了一些能量值在禁带中的特殊能级，称为定域能级。
4
19.荧光体转换白光LED的获取方式。荧光体转换的白光LED 获取的方法是：将
一块半导体芯片与荧光体组合，通过荧光体将芯片发出的短波长的光，部分地
或全部地转换成可见光，最后复合成白光。这种光能量转换属高能量向低能量
转换，即属下转换。这种荧光体转换的白光LED，通常缩写成pc-LED。pc-LED
11
41.硅酸盐发光材料的应用特性。1. 激发波长较宽，在300nm～500nm 均为 有效激发，可以被近紫外、紫光及蓝光芯片所激发，所以作为白光LED 的应 用极为广泛。2. 发光颜色极为丰富，覆盖从505nm 的蓝色光区到560nm 的 黄色光区，可以满足不同的应用要求。3. 硅酸盐发光材料物理、化学性能 稳定，抗潮，不与封装材料、半导体芯片等发生作用，耐紫外光子长期轰击， 有更低的光衰。4. 光转化效率高，结晶体透光性好。
半导体照明概况ppt课件
LED的发展历史
80年代，重大技术突破，开发出AlGaAs材料 的LED，发光效率达到 10 lm/w 1990年到2001年，AlInGaP的高亮度LED成熟， 发光效率达到 40—50 lm/w 1990年基于SiC材料的蓝光LED出现，发光效 率为0.04 lm/w 90年代中期出现以蓝宝石为衬底的GaN蓝光 LED，到目前仍然为该技术
水立方景观照明
鸟巢景观照明
篔筜湖畔的LED照明
中山路商业街的LED照明
位于湖滨北路的中闽大厦
5、测试仪器和生产设备
测试仪器主要有：外延材料方面的X射线双晶衍射仪、荧 光谱仪、卢瑟福背散射沟道谱仪等；芯片、器件测试仪器方 面的 LED光电特性测试仪、光谱分析仪等。 生产设备包括金属有机化合物化学气相淀积仪(Metalorganic Chemical Vapor DePosition ，缩写MOCVD) 、液相外镀炉、 光刻机、划片机、全自动固晶机、金丝球焊机、硅铝丝超声 压焊机、灌胶机、真空烘箱、芯片计数仪、芯片检测仪、倒 膜机、光色点全自动分选机等。
第三代半导体材料 半导体照明的来临 半导体照明发展现状 未来的前景
1879年爱迪生发明白炽灯
荧光灯将电光源带入新天地
目录
固态照明概况
电光源的历史 半导体发光二极管
第三代半导体材料 半导体照明的来临 半导体照明发展现状 未来的前景
半导体照明概述
一、半导体照明
半导体照明是指用全固态发光 器件（发光二极管，即LED，是由 半导体材料制成的光电器件，可将 电能直接转换为光能）作为光源的 照明，具有高效、节能、环保、寿 命长、易维护等显著特点，是近年 来全球最具发展前景的高新技术领 域之一，是人类照明史上继白炽灯、 荧光灯之后的又一场照明光源的革 命。
半导体照明知识入门
1.1 人类光源发展历史
高节能性 绿色照明大功率半导体(LED)灯与传统灯相比节约电能在50%以上; 长寿命性 绿色照明大功率半导体(LED)灯配置的LED光源可靠工作寿命在50000小时以上; 高显色性 绿色照明大功率半导体(LED)灯显色指数在70以上,同时白光LED的波峰在蓝光区域,人眼比较敏感,有效提高在地铁运营的安全性与舒适性;
*
热烈欢迎 ________________一行莅临指导
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演讲人姓名
*
主 题
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半导体（LED）照明介绍
演讲人姓名
半导体（LED）照明简介
第一部分
*
1.半导体（LED）照明简介
全球半导体照明工程
02
人类光源发展历史
01
*
1.1 人类光源发展历史
火 蜡烛 煤油灯 1.1.1 人类进入文明时代
*
1.1 人类光源发展历史
1.1.2 人类进入电光源时代
第一代电光源: 白炽灯 第二代电光源: 荧光灯 第三代电光源: 高强度气体放电灯 第四代电光源: 半导体(LED)光源
*
1.1 人类光源发展历史
1.1.2.1 白炽灯 Thomas Edison 1879年10月21日，一位美国发明家通过长期的反复试验，终于点燃了世界上第一盏有实用价值的电灯。从此，这位发明家的名字，就象他发明的电灯一样，走入了千家万户。他，就是被后人赞誉为“发明大王”的爱迪生。
*
1.1 人类光源发展历史
1.1.2.1 白炽灯
*
1.1 人类光源发展历史
无极荧光灯 无极荧光灯是利用高频电磁场激发发电腔内低气压汞蒸汽和惰性气体放电产生紫外线，紫外线再激发放电腔内壁上的荧光粉而发出可见光无极荧光灯是采用电磁感应技术在灯管内产生电磁回路，它的创新点为：通过以高频感应磁场的方式将能量耦合到灯泡内，这些能量使灯泡内的气体雪崩电离形成等离子体，而这些受激发的等离子体原子当其返回原始状态时，会将原来所获得的能量以253.7nm的紫外线形式辐射出来，完成一个能量转换过程，灯泡内壁的荧光粉受紫外线激发而发出可见光。
高节能性 绿色照明大功率半导体(LED)灯与传统灯相比节约电能在50%以上; 长寿命性 绿色照明大功率半导体(LED)灯配置的LED光源可靠工作寿命在50000小时以上; 高显色性 绿色照明大功率半导体(LED)灯显色指数在70以上,同时白光LED的波峰在蓝光区域,人眼比较敏感,有效提高在地铁运营的安全性与舒适性;
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主 题
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半导体（LED）照明介绍
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半导体（LED）照明简介
第一部分
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1.半导体（LED）照明简介
全球半导体照明工程
02
人类光源发展历史
01
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1.1 人类光源发展历史
火 蜡烛 煤油灯 1.1.1 人类进入文明时代
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1.1 人类光源发展历史
1.1.2 人类进入电光源时代
第一代电光源: 白炽灯 第二代电光源: 荧光灯 第三代电光源: 高强度气体放电灯 第四代电光源: 半导体(LED)光源
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1.1 人类光源发展历史
1.1.2.1 白炽灯 Thomas Edison 1879年10月21日，一位美国发明家通过长期的反复试验，终于点燃了世界上第一盏有实用价值的电灯。从此，这位发明家的名字，就象他发明的电灯一样，走入了千家万户。他，就是被后人赞誉为“发明大王”的爱迪生。
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1.1 人类光源发展历史
1.1.2.1 白炽灯
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1.1 人类光源发展历史
无极荧光灯 无极荧光灯是利用高频电磁场激发发电腔内低气压汞蒸汽和惰性气体放电产生紫外线，紫外线再激发放电腔内壁上的荧光粉而发出可见光无极荧光灯是采用电磁感应技术在灯管内产生电磁回路，它的创新点为：通过以高频感应磁场的方式将能量耦合到灯泡内，这些能量使灯泡内的气体雪崩电离形成等离子体，而这些受激发的等离子体原子当其返回原始状态时，会将原来所获得的能量以253.7nm的紫外线形式辐射出来，完成一个能量转换过程，灯泡内壁的荧光粉受紫外线激发而发出可见光。
《半导体的基本知识》PPT课件
2 掺杂后 N 型半导体中的自由电子浓度: n=5×1016/cm3
杂质半导体中，尽管掺入的杂质浓度很小， 但通常由杂质原子提供的载流子数却远大于本征
载流子数。
整理ppt
1.1.2 杂质半导体
4.杂质半导体的性质：
1.杂质半导体保持电中性 多子电荷总量=少子+离子电荷总量。
2.载流子仍为自由电子和空穴. 3.掺入杂质后，载流子浓度大大增加,导电能力 增强.多子的浓度主要由掺杂浓度决定,所以受温度影 响小.
导体－－铁、铝、铜等金属元素等低价元素，其最外层电 子在外电场作用下很容易产生定向移动，形成电流。
绝缘体－－惰性气体、橡胶等，其原子的最外层电子受原 子核的束缚力很强，只有在外电场强到一定程度时才可能导 电。
半导体－－硅（Si）、锗（Ge），均为四价元素，它们原 子的最外层电子受原子核的束缚力介于导体与绝缘体之间。
整理ppt
1.1.2 杂质半导体
• 半导体特性
掺杂特性 掺入杂质则导电率增加几百倍
热敏特性 温度增加使导电率大为增加
半导体器件 热敏器件
光敏特性 光照不仅使导电率大为增加还可以产生电动势
本小 节的 有关 概念
•本征半导体、杂质半导体 •施主杂质、受主杂质 •N型半导体、P型半导体 •自由电子、空穴 •多数载流子、少数载流子
磷（P）
整理ppt
1.1.2 杂质半导体
N 型半导体中的载流子是什么？
1.由施主原子提供的电子，浓度与施主原子相同。 2.本征激发成对产生的电子和空穴。 掺杂浓度远大于本征半导体中载流子浓度，所以， 自由电子浓度远大于空穴浓度。自由电子称为多 数载流子（多子），空穴称为少数载流子（少 子）。
# 正离子不能自由运动，不能自由运动参加导电，不是载流子。
杂质半导体中，尽管掺入的杂质浓度很小， 但通常由杂质原子提供的载流子数却远大于本征
载流子数。
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1.1.2 杂质半导体
4.杂质半导体的性质：
1.杂质半导体保持电中性 多子电荷总量=少子+离子电荷总量。
2.载流子仍为自由电子和空穴. 3.掺入杂质后，载流子浓度大大增加,导电能力 增强.多子的浓度主要由掺杂浓度决定,所以受温度影 响小.
导体－－铁、铝、铜等金属元素等低价元素，其最外层电 子在外电场作用下很容易产生定向移动，形成电流。
绝缘体－－惰性气体、橡胶等，其原子的最外层电子受原 子核的束缚力很强，只有在外电场强到一定程度时才可能导 电。
半导体－－硅（Si）、锗（Ge），均为四价元素，它们原 子的最外层电子受原子核的束缚力介于导体与绝缘体之间。
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1.1.2 杂质半导体
• 半导体特性
掺杂特性 掺入杂质则导电率增加几百倍
热敏特性 温度增加使导电率大为增加
半导体器件 热敏器件
光敏特性 光照不仅使导电率大为增加还可以产生电动势
本小 节的 有关 概念
•本征半导体、杂质半导体 •施主杂质、受主杂质 •N型半导体、P型半导体 •自由电子、空穴 •多数载流子、少数载流子
磷（P）
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1.1.2 杂质半导体
N 型半导体中的载流子是什么？
1.由施主原子提供的电子，浓度与施主原子相同。 2.本征激发成对产生的电子和空穴。 掺杂浓度远大于本征半导体中载流子浓度，所以， 自由电子浓度远大于空穴浓度。自由电子称为多 数载流子（多子），空穴称为少数载流子（少 子）。
# 正离子不能自由运动，不能自由运动参加导电，不是载流子。
半导体照明复习ppt
其中，蓝宝石单晶(Al2O3)是目前用于氮化镓生长的 最普遍的衬底材料。
SiC 衬底 优点：电极：L型(垂直接触）电极设计，电流是纵向流动
的，两个电极分布在器件的表面和底部，所产生的
热量可以通过电极直接导出。
3. Led芯片的结构
LED芯片有两种基本结构，横向结构和垂直结构。 横向结构LED芯片的两个电极在LED芯片的同一侧，电 流在n-和p-类型限制层中横向流动不等的距离。
料称为间接禁带半导体， 例子：Si，Ge，GaP。
3、三代半导体材料
第一代半导体材料，元素半导体材料； 以Si和Ge为代表， Si：Eg=1.12 eV
第二代半导体材料，化合物半导体材料； 以GaAs，InP等材料为代表， GaAs：Eg=1.46eV
第三代半导体材料，化合物半导体材料； 以GaN、SiC、ZnO等材料为代表，GaN: Eg=3.3 eV
收，另一部分蓝光与荧光粉发出的黄光混合，可以得到得
白光。
现在，对于InGaN/YAG白色LED，通过改变YAG荧光 粉的化学组成和调节荧光粉层的厚度，可以获得色温350010000K的各色白光。
LED实现白光的三种主要方式
八、LED封装技术 1、封装的作用
将普通二极管的管芯密封在封装体内，其
作用是保护芯片和完成电气互连。 对LED的封装则是实现 输入电信号、 保护芯片正常工作 输出可见光的功能
生产设备包括金属有机化合物化学气相淀积仪(Metalorganic Chemical Vapor DePosition，MOCVD) 、液相外镀炉、 光刻机、划片机、全自动固晶机、金丝球焊机、硅铝丝超声压焊
机、灌胶机、真空烘箱、芯片计数仪、芯片检测仪、倒膜机、光
色点全自动分选机等。
SiC 衬底 优点：电极：L型(垂直接触）电极设计，电流是纵向流动
的，两个电极分布在器件的表面和底部，所产生的
热量可以通过电极直接导出。
3. Led芯片的结构
LED芯片有两种基本结构，横向结构和垂直结构。 横向结构LED芯片的两个电极在LED芯片的同一侧，电 流在n-和p-类型限制层中横向流动不等的距离。
料称为间接禁带半导体， 例子：Si，Ge，GaP。
3、三代半导体材料
第一代半导体材料，元素半导体材料； 以Si和Ge为代表， Si：Eg=1.12 eV
第二代半导体材料，化合物半导体材料； 以GaAs，InP等材料为代表， GaAs：Eg=1.46eV
第三代半导体材料，化合物半导体材料； 以GaN、SiC、ZnO等材料为代表，GaN: Eg=3.3 eV
收，另一部分蓝光与荧光粉发出的黄光混合，可以得到得
白光。
现在，对于InGaN/YAG白色LED，通过改变YAG荧光 粉的化学组成和调节荧光粉层的厚度，可以获得色温350010000K的各色白光。
LED实现白光的三种主要方式
八、LED封装技术 1、封装的作用
将普通二极管的管芯密封在封装体内，其
作用是保护芯片和完成电气互连。 对LED的封装则是实现 输入电信号、 保护芯片正常工作 输出可见光的功能
生产设备包括金属有机化合物化学气相淀积仪(Metalorganic Chemical Vapor DePosition，MOCVD) 、液相外镀炉、 光刻机、划片机、全自动固晶机、金丝球焊机、硅铝丝超声压焊
机、灌胶机、真空烘箱、芯片计数仪、芯片检测仪、倒膜机、光
色点全自动分选机等。