半导体照明基础知识.ppt
合集下载
半导体基础知识PPT培训课件
薄膜沉积是指在晶圆表面涂覆 一层或多层所需材料的薄膜， 以实现器件的结构和功能。
常用的薄膜沉积技术包括物理 气相沉积（PVD）、化学气相 沉积（CVD）和外延生长等。
薄膜的厚度、均匀性和晶体结 构等特性对器件性能有重要影 响，因此需要精确控制工艺参 数。
光刻与刻蚀
01
02
03
04
光刻是将设计好的电路图案转 移到涂有光敏材料的晶圆表面
物理设计优化
物理设计优化包括布局、布线、物 理验证等方面，通过物理设计优化 可以进一步提高集成电路的性能和 可靠性。
高层次综合
高层次综合是一种新型的集成电路 设计方法，它能够将电路的行为级 描述转化为物理级描述，从而提高 设计的效率和可靠性。
案例分析
06
硅基集成电路的发展历程
Biblioteka Baidu总结词
硅基集成电路是半导体产业的核心，其发展历程经历了从晶体管到集成电路、超大规模 集成电路的演变。
掺杂的目的是形成PN结、调控载流 子浓度等，从而影响器件的电学性能。
掺杂和退火的均匀性和控制精度对器 件性能至关重要，直接影响最终产品 的质量和可靠性。
半导体技术发展趋势
05
新型半导体材料
硅基半导体材料
宽禁带半导体材料
作为传统的半导体材料，硅基半导体 在集成电路、微电子等领域应用广泛。 随着技术的不断发展，硅基半导体的 性能也在不断提升。
半导体 PPT
二
极 光敏
管 电阻
发 光
的阻 值随
二 光照
极 强度
管 而改
变 变。
暗
探究：热敏电阻的独特功能
灯 不 热敏 亮 电阻
的阻 值随 温度 灯 改变 亮 而改 变。
太阳能电池原理 当光照到某些半导体时，半导体内将会产
生电流．太阳能电池就根据这个原理制成的．
大家Βιβλιοθήκη Baidu疑问的，可以询问和交流
可以互相讨论下，但要小声点
9
最新的微处理器 奔腾双核酷睿处理器
机器人
无人探测器
内部有大量半导 体元件构成的电路
２００７年１１月２６日拍的月球表面照片
收获
1.知识: 半导体及半导体元个的独特功能
２.方法: 对比分析
３.体验: 科学探究的猜测想、实验、 收集证 据、分析、交流和合作环节
作业： Ｐ１４９ 实践活动
第十九章 材料世界 第二节 半导体
不亮 亮 亮
不亮
亮
根据材料的导电性能：材料可分为
1，导体： 容易导电的材料
2，绝缘体：不容易导电的材料
3，半导体：导电性能介于导体与绝缘体之间 的材料
实验探究：发光二极管的独特功能
二
极 发光
管 二极
发 光
管具 有单 向导
二 电性
极
管
半导体对光的吸收优秀课件
• 截止波长wenku.baidu.comg ：
• 半导体禁带宽度会随着温度的升高而减小， 所以光吸收截止波长也将随着温度的升高 而增长 。
非本征吸收
• 非本征吸收包括杂质吸收、自由载流子吸 收、激子吸收和晶格吸收等。
半导体对光的吸收优秀课件
本征吸收
• 半导体吸收光子的能量使价带中的电子激发到导 带，在价带中留下空穴，产生等量的电子与空穴， 这种吸收过程叫本征吸收。
• 产生本征吸收的条件：入射光子的能量（hν）至 少要等于材料的禁带宽度Eg。即
hν≥Eg • 半导体对光的吸收主要是本征吸收。对于硅材料，
本征吸收的吸收系数比非本征吸收的吸收系数要 大几十倍到几万倍，一般照明下只考虑本征吸收， 可认为硅对波长大于1.15μm的可见光透明。
《半导体的介绍》PPT课件
少子—电子
少子—空穴
少子浓度——与温度有关 多子浓度——与温度无关
三. PN结及其单向导电性
1 . PN结的形成
PN结合 因多子浓度差 多子的扩散 空间电荷区
形成内电场 阻止多子扩散，促使少子漂移。 内电场E
P型半导体 空间电荷区 N型半导体
－ － －－ + + + +
－ － －－ + + + +
若在放大工作状态：
－
发射结正偏：
由VBB保证 集电结反偏： 由VCC、 VBB保证
＋b
Rb
UBE
V BB
－
b区 e区
e
RC
P UCE
VCC
N
－
UCB=UCE - UBE > 0
共发射极接法
1．Bຫໍສະໝຸດ BaiduT内部的载流子传输过程
（1）因为发射结正偏，所以发
射区向基区注入电子 ，形成了扩
c
散电流IEN 。同时从基区向发射区
则有UT=26 mV。
4. PN结的电容效应
(1) 势垒电容CB
当外加电压发生变化时，耗尽层的宽度要相应 地随之改变，即PN结中存储的电荷量要随之变化 ，就像电容充放电一样。
P 空间电荷区 N
－－
++
7.半导体照明发光材料
5
发光原理
• 当发光材料受到激发（射线、高能粒子、电子束、 外电场等）后，将处于激发态，激发态的能量会通 过光或热的形式释放出来。如果这部分的能量是位 于可见、紫外或是近红外的辐射波长，此过程称之 为发光过程。
6
2. 半导体照明
• 半导体照明，亦称固态照明，是利用固体半导体芯 片作为发光材料(LED)，在半导体中通过载流子发生 复合放出过剩的能量而引起光子发射，直接发出红、 黄、蓝、绿、青、橙、紫、白色的光。
16
3. 半导体发光材料
• 半导体发光材料是发光器件的基础。
➢ 第一代的半导体材料以硅（包括锗）材料为主元素的半导 体占统治地位。
➢ 以砷化镓（GaAs）为代表的第二代化合物半导体材料显 示了其巨大的优越性。
➢ 氮化物（包括SiC、ZnO等宽禁带半导体）为代表的第三 代半导体材料，由于其优越的发光特征正式成为最重要的 半导体材料之一。
26
4. 白光LED发光材料
• 实现白光 LED 有多种方案，而光转换白光 LED 是 当今国内外的主流方案。白光 LED 的关键材料—— —高性能光转换荧光体的研发成为热点，因为它决 定白光 LED 的光电重要特性和参数。目前实现半导 体照明的有以下三种主要方法： • 1）采用蓝光 LED 激发黄光荧光粉，实现二 元混色白光； • 2）利用 UVLED 激发三基色荧光粉，有荧 光粉发出的光合成白光； • 3）基于三基色 LED 芯片合成白光。
发光原理
• 当发光材料受到激发（射线、高能粒子、电子束、 外电场等）后，将处于激发态，激发态的能量会通 过光或热的形式释放出来。如果这部分的能量是位 于可见、紫外或是近红外的辐射波长，此过程称之 为发光过程。
6
2. 半导体照明
• 半导体照明，亦称固态照明，是利用固体半导体芯 片作为发光材料(LED)，在半导体中通过载流子发生 复合放出过剩的能量而引起光子发射，直接发出红、 黄、蓝、绿、青、橙、紫、白色的光。
16
3. 半导体发光材料
• 半导体发光材料是发光器件的基础。
➢ 第一代的半导体材料以硅（包括锗）材料为主元素的半导 体占统治地位。
➢ 以砷化镓（GaAs）为代表的第二代化合物半导体材料显 示了其巨大的优越性。
➢ 氮化物（包括SiC、ZnO等宽禁带半导体）为代表的第三 代半导体材料，由于其优越的发光特征正式成为最重要的 半导体材料之一。
26
4. 白光LED发光材料
• 实现白光 LED 有多种方案，而光转换白光 LED 是 当今国内外的主流方案。白光 LED 的关键材料—— —高性能光转换荧光体的研发成为热点，因为它决 定白光 LED 的光电重要特性和参数。目前实现半导 体照明的有以下三种主要方法： • 1）采用蓝光 LED 激发黄光荧光粉，实现二 元混色白光； • 2）利用 UVLED 激发三基色荧光粉，有荧 光粉发出的光合成白光； • 3）基于三基色 LED 芯片合成白光。
半导体照明复习提纲及答案PPT课件
2
10.二次色光。人眼对进入视网膜的任何两种颜色光，都具有加色混合的作用， 使两种颜色的光形成一种新颜色的光，这种光称作二次色光。 11.三基色。红、绿和蓝色光是形成二次色光的基础光色。物体同时发射或反 射出不同波长与强度的光，可通过对红、绿和蓝三种锥状体和杆状体感光细胞 造成不同程度的刺激，产生多种颜色感应。故将红、绿和蓝色光称作光的“三 基色”。实际三基色是任意选定的，但它们之间却是相互独立的。即是说，三 基色中的任一种光色无法通过另外二种以任何比例任何方式加色混合而得到。 12.互补色。加色混合的两种光色称作光的“互补色”，如黄色光为蓝色光的 补色光。同理，蓝色光也称作黄色光的补色光等。 13.色度图。1931 年国际照明委员会根据人眼对照明光源各波长的感光能力， 对不同光色以数学量化的方式，通过坐标系变换，在一个直角坐标系中绘制出 一幅马蹄形（或视为舌形）区域图，用数值表示出光之颜色，即光色。
10
38.硅酸盐发光体系的荧光材料有哪些？硅酸盐体系发光材料主要包括碱土正 硅酸盐、含镁正硅酸盐及焦硅酸盐等。正硅酸盐主要包括二元体系正硅酸盐 和含镁的三元体系正硅酸盐。 39.硅酸盐二元体系发光材料的光谱的特性。300nm 以下的紫外光都可有效的 激发Zn2SiO4:Mn（或Zn2SiO4:Mn,As）发光，大于300nm 的紫外光，不能激发 材料发光。发光光谱中，在525nm 处是一窄带，随着Mn 含量的增加，谱带会 加宽。碱土正硅酸盐也能实现发光，不同碱土金属离子的配合能实现不同的 发光颜色。 40.助溶剂的作用。助熔剂起着降低基质结晶温度和电荷补偿以促进激活剂形 成发光中心的作用。
10.二次色光。人眼对进入视网膜的任何两种颜色光，都具有加色混合的作用， 使两种颜色的光形成一种新颜色的光，这种光称作二次色光。 11.三基色。红、绿和蓝色光是形成二次色光的基础光色。物体同时发射或反 射出不同波长与强度的光，可通过对红、绿和蓝三种锥状体和杆状体感光细胞 造成不同程度的刺激，产生多种颜色感应。故将红、绿和蓝色光称作光的“三 基色”。实际三基色是任意选定的，但它们之间却是相互独立的。即是说，三 基色中的任一种光色无法通过另外二种以任何比例任何方式加色混合而得到。 12.互补色。加色混合的两种光色称作光的“互补色”，如黄色光为蓝色光的 补色光。同理，蓝色光也称作黄色光的补色光等。 13.色度图。1931 年国际照明委员会根据人眼对照明光源各波长的感光能力， 对不同光色以数学量化的方式，通过坐标系变换，在一个直角坐标系中绘制出 一幅马蹄形（或视为舌形）区域图，用数值表示出光之颜色，即光色。
10
38.硅酸盐发光体系的荧光材料有哪些？硅酸盐体系发光材料主要包括碱土正 硅酸盐、含镁正硅酸盐及焦硅酸盐等。正硅酸盐主要包括二元体系正硅酸盐 和含镁的三元体系正硅酸盐。 39.硅酸盐二元体系发光材料的光谱的特性。300nm 以下的紫外光都可有效的 激发Zn2SiO4:Mn（或Zn2SiO4:Mn,As）发光，大于300nm 的紫外光，不能激发 材料发光。发光光谱中，在525nm 处是一窄带，随着Mn 含量的增加，谱带会 加宽。碱土正硅酸盐也能实现发光，不同碱土金属离子的配合能实现不同的 发光颜色。 40.助溶剂的作用。助熔剂起着降低基质结晶温度和电荷补偿以促进激活剂形 成发光中心的作用。
半导体基础知识PPT
掺杂
通过向半导体材料中添加少量杂质元 素，改变其导电性能。常见的掺杂元 素有磷、硼等。
刻蚀
使用化学或物理方法去除晶圆表面不 需要的部分，形成电路和器件的结构。
光刻胶涂覆
在晶圆表面涂覆光刻胶，作为掩膜， 以便选择性地进行掺杂和刻蚀。
去胶与清洗
去除光刻胶并清洗掉残留物，为下一 步工艺做准备。
封装与测试
03
半导体器件
二极管
工作原理
二极管是由一个PN结组成的电子器件， 具有单向导电性。在正向偏置时，电流可 以流通；而在反向偏置时，电流被阻止。
应用
类型
常见的二极管类型有硅二极管和锗二 极管，它们在电气性能上略有差异。
二极管在电子线路中广泛应用，如整 流、检波、开关等。
三极管
1 2
工作原理
三极管是由两个PN结组成的电子器件，具有电 流放大作用。通过调整基极电流，可以控制集电 极和发射极之间的电流。
硅（Si）
硅是地壳中丰度第二高的元素，也是最常用的半导体材料。硅的原子序数为14，原子量为28.0855。硅的 晶体结构为面心立方，其熔点为1410℃，沸点为2355℃。在电子工业中，硅主要用于制造大规模集成电 路、微处理器、内存芯片和太阳能电池等。
化合物半导体
砷化镓（GaAs）
砷化镓是一种III-V族化合物半导体材料， 由镓和砷组成。其晶体结构为闪锌矿型， 晶格常数为0.563nm。砷化镓的禁带宽度 为1.43eV，因此它是一种直接跃迁型材料， 具有较高的电子迁移率和发光效率。砷化 镓主要用于制造高速、高频、大功率电子 器件和光电子器件等。
半导体照明技术(第七讲)
半
五、铝镓铟磷
导
体
照
明
技
术
约为0.5 0.5时 1、(AlxGa1-x)yIn1-yP，y约为0.5时，其晶格常数几乎完美地与 GaAs匹配 匹配。 GaAs上生长的高质量 上生长的高质量(Al GaAs匹配。在GaAs上生长的高质量(AlxGa1-x)0.5In0.5P薄膜是半 导体照明中重要的异质结构材料。 导体照明中重要的异质结构材料。 2、直接带隙到间接带隙的转变出现在x=0.65，对应于带隙能 直接带隙到间接带隙的转变出现在x=0.65， x=0.65 2.3eV，因此能得到656nm 540nm范围内的光发射 656nm到 范围内的光发射。 量2.3eV，因此能得到656nm到540nm范围内的光发射。用它制 成的发光二极管得到了可见光中最高的发光效率， 614nm达 成的发光二极管得到了可见光中最高的发光效率，在614nm达 108lm/W。 到108lm/W。 3、通常，n型掺杂可用Te或Si作为施主而实现，p型掺杂的典 通常， 型掺杂可用Te或Si作为施主而实现， 型掺杂的典 Te 作为施主而实现 受主是Zn Mg。 Zn和 型受主是Zn和Mg。 4、生长这种四元化合物的成熟技术是金属有机物化学气相淀 (MOCVD)。 积(MOCVD)。
半
导
体
照
明
技
术
第六章 半导体照明光源的发展和特性参量
相关主题