LED基础知识

1.6 VF和VR与外延和芯片工艺的关系
➢芯片工艺对VF的影响主要在于欧姆接触的质量。对于 确定的电极材料，则影响欧姆接触的主要因素有：
半导体材料的表面清洗质量， 金属的纯度， 金属层的厚度， 合金温度和气氛， 接触层蚀刻或粗化的深度， 电极面积的大小。
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1.6 VF和VR与外延和芯片工艺的关系
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1.3 什么是VF1和VF2，为什么要测量VF1
➢VF1一般指正向通1微安或10微安电流时的电压值。
➢VF2一般指正向通20mA电流时的电压值，也即泛指的
LED工作电压。
➢同样可以定义500mA下的电压值为VF3，并类推。。。
➢VF1也称启动电压。由于VF1一般略低于Vth，此时流 过p-n结的电流很小，电压的大小可以反应并联电阻
➢外延工艺对VR的影响： p-n结附近掺杂浓度越高，VR越低，反之越高。
➢芯片工艺对VR的影响： 欧姆接触不良，VR升高； 钝化不良，VR下降； 芯片尺寸缩小（或台面钻蚀），VR升高；
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1.5 什么是ESD
➢ESD: Electro Static Discharge 静电放电 ➢静电是由于物体接触分离后出现电荷不平衡而产生的， 它存在于物体表面，是正负电荷在局部失衡时产生的一 种现象，只要有接触分离就有可能产生静电。 ➢摩擦生电是产生静电的最普通方法。材料的绝缘性能 越好，越容易通过摩擦产生静电。人体行走、活动时， 衣服的摩擦、人体与其他物品接触分离等均可产生静电。 ➢静电放电可以在瞬间产生强大的电流，导致器件烧毁。
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1.2 蓝光LED的电压为什么偏离Eg
➢蓝光LED使用的InGaAlN材料具有很大的能带失调值， 形成许多异质结界面，具有较大的势垒。 ➢InGaAlN材料体系的欧姆接触技术还不成熟，导致接触 电阻较大，尤其是P型欧姆接触质量较差。 ➢InGaAlN材料的P型掺杂困难，导致P型层电导率低，体 电阻较大。 ➢InGaAlN材料的广泛使用过渡层技术，这些过渡层有时 会带来一些电阻。
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1.5 什么是ESD
静电放电的波形
Per MIL-STD-883E Class 1 0 volt to 1,999 volts Class 2 2,000 volts to 3,999 volts Class 3 4,000 volts and above
Per JESD22-A114-B(HBM) Class 0 0 volt to 250 volts Class 1A 250 volts to 500 volts Class 1B 500 volts to 1000 volts Class 1C 1000 volts to 2000 volts Class 2 2000 volts to 4000 volts Class 3A 4000 volts to 8000 volts Class 3B >8000 volts Per JESD22-A115-A(MM) Class A 0 volt to 200 volts Class B 200 volts to 400 volts 精品课件 Class C 400 volts and above
避免ESD损伤。
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1.6 VF和VR与外延和芯片工艺的关系
➢外延工艺对VF 的主要影响因素为各层掺杂浓度和厚度， 影响掺杂 浓度的因素：
掺杂元素的流量与掺杂浓度一般呈线性关系。 材料组分不同，掺杂效率可相差很大。 温度对杂质掺入效率有很大影响。 气压对杂质掺入效率有很大影响。 未掺杂层或低掺杂层的厚度对电压有决定性影响，而 温度场的均匀性对厚度均匀性具有很大影响。 ➢外延工艺导致的电压问题一般在wafer上具有与反 应室形状相关的分布。精品课件
1.5 什么是ESD
➢静电测试是有损测试。 ➢抗静电能力是不可筛选项目。 ➢相对于传统LED而言，GaN基LED抗静电能力较差，
但最近几年已有显著进步。 ➢要提高GaN LED的抗静电能力，主要靠提高外延材料
的质量，同时也要提高钝化层的质量。 ➢在GaN LED应用中可以通过并联Zener保护二极管来
Vth ≈ VD≈Eg/e
Eg 为半导体材料的禁带宽度。
LED的I-V特性曲线。
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1.1 LED的电流-电压特性
➢通常所说的LED工作电压指，给LED通上20mA电流所需要的电压。 ➢实际工作的LED的压降主要来源于：p-n结、N电极接触电阻、N型半导体层 体电阻，P电极接触电阻、P型半导体层体电阻。 V = Eg/e + IRs ➢传统LED的接触电阻和体电阻很小，工作电压主要取决于p-n结的性质。
LED基础知识讲座
---宇行 2009
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一、关于电压
➢LED的电流-电压特性？ ➢蓝光LED的工作电压为什么偏离禁带宽度？ ➢什么是VF1和VF2，为什么要测量VF1？ ➢什么是反向电压(VR)和反向漏电流(IR)，VR
与IR的关系？ ➢什么是ESD？ ➢VF，VR与外延和芯片工艺的关系？
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1.1 LED的电流电压特性
U VD o
k Tln eq
NAND n2
i
理想二极管方程：
I=
如果正向电压V>>kT/e则 I≈ IseeV/kT，将VD代入改写方程得到： I=C.ee(V-VD)/kT
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1.1 LED的电流-电压特性
由上述方程可知，当正向电压接近VD 时，电流将迅速增大，此后电流再增 大，电压几乎不变。当掺杂浓度很高 时：
的
大小(漏电)。并联电阻的来源包括结区的缺陷，如 位
错、微孔等，芯片侧面p-n结附源自文库的导电物质污染， 以
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及钝化层绝缘性差等。一般希望并联电阻越大越好
1.4什么是VR和IR
➢VR指一定反向电流下的电压值，其最大值为反向击穿 电压(VB)，一般在反向10微安或1微安下测量。 ➢IR指一定的反向电压下，反向电流的大小，当VR<VB时， IR很小，几乎为0且不随VR而变化；当VR接近VB时，IR 迅速增大甚至击穿。蓝光LED一般在5V下测IR。 ➢p-n结反向击穿有二种模式:雪崩击穿和隧道击穿。 ➢VB的大小取决于禁带宽度、掺杂浓度和温度。