LED芯片原理知識大全一覽

　　1、LED簡(jiǎn)史

　　50年前人們已經(jīng)了解半導體材料可產(chǎn)生光線(xiàn)的基本知識。1962年，通用電氣公司的尼克•何倫亞克(NickHolonyakJr.)開(kāi)發(fā)出第一種實(shí)際應用的可見(jiàn)光發(fā)光二極管。

　　LED是英文light emitting diode(發(fā)光二極管)的縮寫(xiě)，它的基本結構是一塊電致發(fā)光的半導體材料，置于一個(gè)有引線(xiàn)的架子上，然后四周用環(huán)氧樹(shù)脂密封，即固體封裝，所以能起到保護內部芯線(xiàn)的作用，所以L(fǎng)ED的抗震性能好。

　　最初LED用作儀器儀表的指示光源，后來(lái)各種光色的LED在交通信號燈和大面積顯示屏中得到了廣泛應用，產(chǎn)生了很好的經(jīng)濟效益和社會(huì )效益。以12英寸的紅色交通信號燈為例，在美國本來(lái)是采用長(cháng)壽命、低光效的140瓦白熾燈作為光源，它產(chǎn)生2000流明的白光。經(jīng)紅色濾光片后，光損失90%，只剩下200流明的紅光。而在新設計的燈中，Lumileds公司采用了18個(gè)紅色LED光源，包括電路損失在內，共耗電14瓦，即可產(chǎn)生同樣的光效。汽車(chē)信號燈也是LED光源應用的重要領(lǐng)域。

　　2、LED芯片原理

　　LED(Light Emitting Diode)，發(fā)光二極管，是一種固態(tài)的半導體器件，它可以直接把電轉化為光。LED的心臟是一個(gè)半導體的晶片，晶片的一端附在一個(gè)支架上，一端是負極，另一端連接電源的正極，使整個(gè)晶片被環(huán)氧樹(shù)脂封裝起來(lái)。半導體晶片由兩部分組成，一部分是P型半導體，在它里面空穴占主導地位，另一端是N型半導體，在這邊主要是電子。

　　但這兩種半導體連接起來(lái)的時(shí)候，它們之間就形成一個(gè)“P-N結”。當電流通過(guò)導線(xiàn)作用于這個(gè)晶片的時(shí)候，電子就會(huì )被推向P區，在P區里電子跟空穴復合，然后就會(huì )以光子的形式發(fā)出能量，這就是LED發(fā)光的原理。而光的波長(cháng)也就是光的顏色，是由形成P-N結的材料決定的。

　　LED芯片發(fā)光原理

　　led芯片內部結構圖

　　3、LED芯片的分類(lèi)

　　MB芯片定義與特點(diǎn)

　　定義：

　　Metal Bonding(金屬粘著(zhù))芯片，該芯片屬于UEC的專(zhuān)利產(chǎn)品。

　　特點(diǎn)：

　　采用高散熱系數的材料 —— Si作為襯底，散熱容易。

　　通過(guò)金屬層來(lái)接合(wafer bonding)磊晶層和襯底，同時(shí)反射光子，避免襯底的吸收。

　　導電的Si襯底取代GaAs襯底，具備良好的熱傳導能力(導熱系數相差3~4倍)，更適應于高驅動(dòng)電流領(lǐng)域。

　　底部金屬反射層，有利于光度的提升及散熱。

　　尺寸可加大，應用于High power領(lǐng)域，eg：42mil MB。

　　GB芯片定義和特點(diǎn)

　　定義：

　　Glue Bonding(粘著(zhù)結合)芯片，該芯片屬于UEC的專(zhuān)利產(chǎn)品。

　　特點(diǎn)：

　　透明的藍寶石襯底取代吸光的GaAs襯底，其出光功率是傳統AS(Absorbable structure)芯片的2倍以上，藍寶石襯底類(lèi)似TS芯片的GaP襯底。

　　芯片四面發(fā)光，具有出色的Pattern圖。

　　亮度方面，其整體亮度已超過(guò)TS芯片的水平(8.6mil)。

　　雙電極結構，其耐高電流方面要稍差于TS單電極芯片。

　　TS芯片定義和特點(diǎn)

　　定義：

　　transparent structure(透明襯底)芯片，該芯片屬于HP的專(zhuān)利產(chǎn)品。

　　特點(diǎn)：

　　芯片工藝制作復雜，遠高于A(yíng)S LED。

　　信賴(lài)性卓越。

　　透明的GaP襯底，不吸收光，亮度高。

　　應用廣泛。

　　AS芯片定義和特點(diǎn)

　　定義：

　　Absorbable structure (吸收襯底)芯片，經(jīng)過(guò)近四十年的發(fā)展努力，臺灣LED光電業(yè)界對于該類(lèi)型芯片的研發(fā)、生產(chǎn)、銷(xiāo)售處于成熟的階段，各大公司在此方面的研發(fā)水平基本處于同一水平，差距不大。

　　大陸芯片制造業(yè)起步較晚，其亮度及可靠度與臺灣業(yè)界還有一定的差距，在這里我們所談的AS芯片，特指UEC的AS芯片，eg：712SOL-VR， 709SOL-VR， 712SYM-VR，709SYM-VR等。

　　特點(diǎn)：

　　四元芯片，采用MOVPE工藝制備，亮度相對于常規芯片要亮。

　　信賴(lài)性?xún)?yōu)良。

　　應用廣泛。

　　4、LED芯片材料磊晶種類(lèi)

　　LPE：Liquid Phase Epitaxy(液相磊晶法) GaP/GaP

　　VPE：Vapor Phase Epitaxy(氣相磊晶法) GaAsP/GaAs

　　MOVPE：Metal Organic Vapor Phase Epitaxy (有機金屬氣相磊晶法) AlGaInP、GaN

　　SH：GaAlAs/GaAs Single Heterostructure(單異型結構)GaAlAs/GaAs

　　DH：GaAlAs/GaAs Double Heterostructure(雙異型結構) GaAlAs/GaAs

　　DDH：GaAlAs/GaAlAs Double Heterostructure(雙異型結構) GaAlAs/GaAlAs

　　5、LED芯片組成及發(fā)光

　　LED晶片的組成：

　　主要有砷(AS)鋁(AL)鎵(Ga)銦(IN)磷(P)氮(N)鍶(Si)這幾種元素中的若干種組成。

　　LED晶片的分類(lèi)：

　　按發(fā)光亮度分

　　一般亮度：R、H、G、Y、E等

　　高亮度：VG、VY、SR等

　　超高亮度：UG、UY、UR、UYS、URF、UE等

　　不可見(jiàn)光(紅外線(xiàn))：R、SIR、VIR、HIR

　　紅外線(xiàn)接收管：PT

　　光電管：PD

　　按組成元素分

　　二元晶片(磷、鎵)：H、G等

　　三元晶片(磷、鎵、砷)：SR、HR、UR等

　　四元晶片(磷、鋁、鎵、銦)：SRF、HRF、URF、VY、HY、UY、UYS、UE、HE、UG