半导体发光器件——LED和LD简介_郑志胜
LED综合介绍
LDE介绍LED 是英文light emitting diode （发光二极管）的缩写，它的基本结构是一块电致发光的半导体材料，置于一个有引线的架子上，然后四周用环氧树脂密封，起到保护内部芯线的作用，所以LED 的抗震性能好。
LED结构以及发光原理：LED（Light Emitting Diode），发光二极管，是一种固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光。
LED的心脏是一个半导体的晶片，发光二极管晶片的一端附在一个支架上，一端是负极，另一端连接电源的正极，使整个晶片被环氧树脂封装起来。
半导体晶片由两部分组成，一部分是P型半导体，在它里面空穴占主导地位，另一端是N型半导体，在这边主要是电子。
但这两种半导体连接起来的时候，它们之间就形成一个P-N结。
当电流通过导线作用于这个晶片的时候，电子就会被推向P区，在P区里电子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量，这就是LED发光的原理。
而光的波长也就是光的颜色，是由形成P-N结的材料决定的。
最初LED用作仪器仪表的指示光源，后来各种光色的LED在交通信号灯和大面积显示屏中得到了广泛应用，产生了很好的经济效益和社会效益。
以12英寸的红色交通信号灯为例，在美国本来是采用长寿命，低光效的140瓦白炽灯作为光源，它产生2000流明的白光。
经红色滤光片后，光损失90%，只剩下200流明的红光。
而在新设计的灯中，Lumileds公司采用了18个红色LED光源，包括电路损失在内，共耗电14瓦，即可产生同样的光效。
汽车信号灯也是LED光源应用的重要领域。
对于一般照明而言，人们更需要白色的光源。
1998年发白光的LED开发成功。
这种LED是将GaN芯片和钇铝石榴石（Y AG）封装在一起做成。
GaN芯片发蓝光（λp=465nm，Wd=30nm），高温烧结制成的含Ce3+的Y AG荧光粉受此蓝光激发后发出黄色光射，峰值550nm。
蓝光LED基片安装在碗形反射腔中，覆盖以混有Y AG的树脂薄层，约200-500nm。
LED常识分解
L E D 常识LED概述：LED（Light Emitting Diode），发光二极管，是一种固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光。
LED的心脏是一个半导体的晶片，晶片的一端附在一个支架上，一端是负极，另一端连接电源的正极，使整个晶片被环氧树脂封装起来。
半导体晶片由三部分组成，一部分是P型半导体，在它里面空穴占主导地位，另一端是N型半导体，在这边主要是电子，中间通常是1至5个周期的量子阱。
当电流通过导线作用于这个晶片的时候，电子和空穴就会被推向量子阱，在量子阱内电子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量，这就是LED发光的原理。
而光的波长也就是光的颜色，是由形成P-N结的材料决定的。
它是一种通过控制半导体发光二极管的显示方式，用来显示文字、图形、图像、动画、行情、视频、录像信号等各种信息的显示屏幕。
由于具有容易控制、低压直流驱动、组合后色彩表现丰富、使用寿命长等优点，广泛应用于城市各工程中、大屏幕显示系统。
LED可以作为显示屏，在计算机控制下，显示色彩变化万千的视频和图片。
LED是一种能够将电能转化为可见光的半导体。
LED外延片工艺流程：近十几年来，为了开发蓝色高亮度发光二极管，世界各地相关研究的人员无不全力投入。
而商业化的产品如蓝光及绿光发光二级管LED及激光二级管LD的应用无不说明了III－V族元素所蕴藏的潜能。
在目前商品化LED之材料及其外延技术中，红色及绿色发光二极管之外延技术大多为液相外延成长法为主，而黄色、橙色发光二极管目前仍以气相外延成长法成长磷砷化镓GaAsP材料为主。
一般来说，GaN的成长须要很高的温度来打断NH3之N-H的键解，另外一方面由动力学仿真也得知NH3和MO Gas会进行反应产生没有挥发性的副产物。
LED外延片工艺流程如下：衬底 - 结构设计 - 缓冲层生长 - N型GaN层生长 - 多量子阱发光层生 - P型GaN层生长 - 退火 - 检测（光荧光、X射线） - 外延片外延片- 设计、加工掩模版 - 光刻 - 离子刻蚀 - N型电极（镀膜、退火、刻蚀）- P型电极（镀膜、退火、刻蚀） - 划片 - 芯片分检、分级具体介绍如下：固定：将单晶硅棒固定在加工台上。
LED基础知识
半导体发光器件包括半导体发光二极管（简称LED）基础知识半导体发光器件包括半导体发光二极管（简称LED）、数码管、符号管、米字管及点阵式显示屏（简称矩阵管）等。
事实上，数码管、符号管、米字管及矩阵管中的每个发光单元都是一个发光二极管。
一、半导体发光二极管工作原理、特性及应用（二、LED显示器结构及分类通过发光二极管芯片的适当连接（包括串联和并联）和适当的光学结构。
可构成发光显示器的发光段或发光点。
由这些发光段或发光点可以组成数码管、符号管、米字管、矩阵管、电平显示器管等等。
通常把数码管、符号管、米字管共称笔画显示器，而把笔画显示器和矩阵管统称为字符显示器。
（一）LED显示器结构基本的半导体数码管是由七个条状发光二极管芯片按图12排列而成的。
可实现0～9的显示。
其具体结构有“反射罩式”、“条形七段式”及“单片集成式多位数字式”等。
（1）反射罩式数码管一般用白色塑料做成带反射腔的七段式外壳，将单个LED贴在与反射罩的七个反射腔互相对位的印刷电路板上，每个反射腔底部的中心位置就是LED芯片。
在装反射罩前，用压焊方法在芯片和印刷电路上相应金属条之间连好φ30μm的硅铝丝或金属引线，在反射罩内滴入环氧树脂，再把带有芯片的印刷电路板与反射罩对位粘合，然后固化。
反射罩式数码管的封装方式有空封和实封两种。
实封方式采用散射剂和染料的环氧树脂，较多地用于一位或双位器件。
空封方式是在上方盖上滤波片和匀光膜，为提高器件的可*性，必须在芯片和底板上涂以透明绝缘胶，这还可以提高光效率。
这种方式一般用于四位以上的数字显示（或符号显示）。
（2）条形七段式数码管属于混合封装形式。
它是把做好管芯的磷化镓或磷化镓圆片，划成内含一只或数只LED发光条，然后把同样的七条粘在日字形“可伐”框上，用压焊工艺连好内引线，再用环氧树脂包封起来。
（3）单片集成式多位数字显示器是在发光材料基片上（大圆片），利用集成电路工艺制作出大量七段数字显示图形，通过划片把合格芯片选出，对位贴在印刷电路板上，用压焊工艺引出引线，再在上面盖上“鱼眼透镜”外壳。
L ED介绍
在光度学中对于“光”的定义，是相对于可见 光而言，它所具有的波长范围在380～780nm之间， 不同波长的辐射进入人眼的颜色感受不同。
表 2 各种颜色光线的波长 光色 波长 λ（nm) 代表波长 700 780～630 红（Red） 620 橙（Orange） 630～600 580 黄（Yellow） 600～570 550 570～500 绿（Green） 500 500～470 青（Cyan） 470 470～420 蓝（Blue） 420 紫（Violet） 420～380
LED的结构
发光二极管（即LED）是一种注入式电致发光器件，它由P型 和N型半导体组合而成，其结构示意如下图。实际是将PN结管芯 烧结在金属或陶瓷底座上，然后用透明环氧树脂封装而成。
基本原理
其核心是PN结。因此它具 有一般P-N结的I-N特性，即 穿特性。在正向电压下，电 子由N区注入P区，空穴由P 区注入N区。进入对方区域 的少数载流子（少子）一部 分与多数载流子（多子）复 合而发光。 量子阱把经过结区的电子空 穴限制住，提高复合效率。
LED的各类应用： LED的应用主要可分为三大类：LCD屏背光、LED 指示照明、LED显示。 1、 小尺寸1.5寸到3.5寸LCD屏的背光： 例如手机、PDA、MP3/4等便携设备的LCD屏都需 要LED来背光。 2、7寸LCD屏的背光（如数码相框）： 3、大尺寸LCD屏的背光（如LCD TV/Monitor、笔 记本电脑）： 目前大部分LCD TV/Monitor、笔记本电脑的LCD屏 是采用的CCFL荧光灯管做背光，因CCFL寿命、环保等 不利原因目前正朝向采用LED背光发展。按LCD屏的尺 寸大小一般需要数十个到上百个白光LED做背光，而其 LED驱动IC市场潜力将会很大。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
三、LED和LD的调制特性 和 的调制特性
1.限制因素
低电流时,是 P-N结的空间电荷电容CJ； 高电流时,是注入复合区的少数载流子的寿命τ。
2.增加带宽的方法
例 增加复合区中掺杂剂的浓度，但会减小量子效率；增加电流密度。 巴勒斯LED的3dB带宽小于100MHz； 改进的顶发射LED的3dB带宽约为500MHz； 侧面发射LED的3dB带宽小于400MHz； 普通通讯LD的调制带宽均在1GHz以上。
普通结构
点接触
巴勒斯结构
环形接触
p n SiO2
特点：结构简单； 特点：圆对称性结构； 外部耦合效率较差 ； 辐射率高； 辐射率低。 光谱远场图有圆对称性。
2.侧面发射二极管类型 侧面发射二极管类型
结构图如下
接触
SiO2
条形接触
特点：功率小； 发射区尺寸小； 发散角小； 辐射度高。
二、半导体激光二极管 半导体激光二极管
半导体发光器件——LED和LD简介 和 简介 半导体发光器件
报告人：郑志胜
一、发光二极管（LED) 发光二极管（
顶端发射二极管 LED分类 侧面发射型发光二极管 辐射机理：当某种外部扰动（电压，电流）产生了电子-空穴对时，电 子-空穴对的复合会产生一个辐射。
1.顶端发射二极管类型 顶端发射二极管类型
1.结构图
P-GaAlAs P-GaAs
a
SiO2
2.激光管驱动阈值
当注入载流子产生的增益系数等于激光器的损耗时，此时的电 流称为阈值电流。阈值越小越好 。
3.激光器发射的若干问题
激光二极管的模式 在激光管中一般存在3个模式，m，s和q。也就是在三个轴线 上的光场波腹数。m对应于y轴，称为横模；s对应于x轴，称为侧 模；q对应于z轴，称为纵模。 光谱宽度 单模工作时Δλ可到0.1A，具有明显的相干性 。 巴勒斯LED的光谱宽度