LED-半導(dǎo)體發(fā)光顯示器件ppt課件.ppt

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1、第2章半導(dǎo)體發(fā)光顯示器件（LED）發(fā)光二級(jí)管（LED）顯示半導(dǎo)體LED的發(fā)光原理LED的特性與發(fā)光效率LED制造中的主要工藝技術(shù)LED的工藝流程LED的應(yīng)用及行業(yè)分析白色LED照明燈地磚燈手電筒可彎曲橡膠材質(zhì)上的LED顯示方案，其宣稱是業(yè)界第一個(gè)結(jié)合高分辨率、全彩影像并具備縮放功能的可彎曲LED顯示產(chǎn)品?！?概述（1）什么是LED？發(fā)光二級(jí)管是一種電光轉(zhuǎn)化器件，具有p-n結(jié)結(jié)構(gòu)。在p-n結(jié)加正向電壓，產(chǎn)生少子注入，少子在傳輸過程中不斷擴(kuò)散，不斷復(fù)合而發(fā)光。（2）LED的發(fā)光特點(diǎn)：LED的發(fā)光顏色，與白熾燈等發(fā)出的白色光等不同，而是近于單色光，

2、換句話說，其發(fā)光的光譜是很窄的。通過選擇半導(dǎo)體材料，目前生產(chǎn)的發(fā)光二極管可以發(fā)射紅外、紅、橙、黃、綠、藍(lán)等范圍相當(dāng)寬的各種各樣的顏色。電壓：LED使用低壓電源，供電電壓在6-24V之間，根據(jù)產(chǎn)品不同而異，所以它是一個(gè)比使用高壓電源更安全的電源，特別適用于公共場(chǎng)所。效能：消耗能量較同光效的白熾燈減少80%適用性：很小，每個(gè)單元LED小片是3-5mm的正方形，所以可以制備成各種形狀的器件，并且適合于易變的環(huán)境穩(wěn)定性：10萬小時(shí)，光衰為初始的50%響應(yīng)時(shí)間：其白熾燈的響應(yīng)時(shí)間為毫秒級(jí)，LED燈的響應(yīng)時(shí)間為納秒級(jí).發(fā)光二極管(LED)LED的萌芽期L

3、ED的注人型發(fā)光現(xiàn)象是1907年H.J.Round在碳化硅晶體中發(fā)現(xiàn)的。1923年O.W.Lossew在S的點(diǎn)接觸部位觀測(cè)到發(fā)光，從而使注人型發(fā)光現(xiàn)象得到進(jìn)一步確認(rèn)。1952年J.R.Haynes等在鍺，硅的P－N結(jié)，以及1955年G.A.Wolff在GaP中相繼觀測(cè)到發(fā)光現(xiàn)象。發(fā)光二極管(LED)的發(fā)展歷史20世紀(jì)60年代可以說是基礎(chǔ)技術(shù)的確立時(shí)期。從1962年P(guān)ankove觀察到GaAs中P－N結(jié)的發(fā)光開始，相繼發(fā)表關(guān)于GaAs，GaP，GaAsP，ZnSe等單晶生成技術(shù)、注人發(fā)光現(xiàn)象的大量論文，1968年GaAsP紅色LED燈投人市場(chǎng)，

4、1969年R.H.Saul等人發(fā)表GaP紅色LED的外部發(fā)光效率達(dá)7.2％，從此實(shí)用化的研究開發(fā)加速展開在70～80年代，由于基板單晶生長(zhǎng)技術(shù)、P－N結(jié)形成技術(shù)、元件制造、組裝自動(dòng)化等技術(shù)的迅速進(jìn)步。近年來，采用高輝度紅色、綠色LED的平面顯示元件已廣泛用于各種信息顯示板。對(duì)于最難實(shí)現(xiàn)的藍(lán)色LED，采用了SiC，數(shù)年前也達(dá)到了實(shí)用化，已有顯示燈產(chǎn)品供應(yīng)市場(chǎng)發(fā)光二極管(LED)的發(fā)展歷史§2半導(dǎo)體發(fā)光原理（LED）有關(guān)p-n結(jié)的基本知識(shí)（1）本征半導(dǎo)體：沒有雜質(zhì)和缺陷的半導(dǎo)體。（導(dǎo)帶中電子濃度n0與價(jià)帶中空穴濃度p0相等）（3）p型半導(dǎo)體：摻入

5、比基體材料低一價(jià)的雜質(zhì)，形成施主能級(jí)（電子濃度遠(yuǎn)小于空穴濃度）。（2）n型半導(dǎo)體：摻入比基體材料高一價(jià)的雜質(zhì)，形成施主能級(jí)（電子濃度遠(yuǎn)大于空穴濃度）。（4）p-n結(jié)：p型半導(dǎo)體與n型半導(dǎo)體相接觸形成的結(jié)構(gòu)。P-N結(jié)發(fā)光原理由于少數(shù)載流子在電場(chǎng)作用下能量增加，這些載流子在同質(zhì)結(jié)或異質(zhì)結(jié)區(qū)的注入與復(fù)合而產(chǎn)生的發(fā)光叫做結(jié)型電致發(fā)光（又稱注入式電致發(fā)光）。概據(jù)這種發(fā)光現(xiàn)象制成的發(fā)光器件稱為結(jié)型電致發(fā)光顯示器件。LED是注入式電致發(fā)光顯示器件的典型。當(dāng)Ｐ型半導(dǎo)體和Ｎ型半導(dǎo)體結(jié)合在一起時(shí)，由于交界面處存在載流子濃度的差異，這樣電子和空穴都要從濃度高的地方

6、向濃度低的地方擴(kuò)散。擴(kuò)散到對(duì)方的載流子在P區(qū)和N區(qū)的交界處附近被相互中和掉，使P區(qū)一側(cè)因失去空穴而留下不能移動(dòng)的負(fù)離子，N區(qū)一側(cè)因失去電子而留下不能移動(dòng)的正離子。這樣在兩種半導(dǎo)體交界處逐漸形成由正、負(fù)離子組成的空間電荷區(qū)（耗盡層）。由于P區(qū)一側(cè)帶負(fù)電，N區(qū)一側(cè)帶正電，所以出現(xiàn)了方向由N區(qū)指向P區(qū)的內(nèi)電場(chǎng)外加的正向電壓有一部分降落在PN結(jié)區(qū)，方向與PN結(jié)內(nèi)電場(chǎng)方向相反，削弱了內(nèi)電場(chǎng)。內(nèi)電場(chǎng)對(duì)多子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的阻礙減弱，擴(kuò)散電流加大。擴(kuò)散電流遠(yuǎn)大于漂移電流，可忽略漂移電流的影響，PN結(jié)呈現(xiàn)低阻性。注入的少數(shù)載流子（少子）與多數(shù)載流子（多子）復(fù)合時(shí)，便

7、將多余的能量以光的形式釋放出來，從而把電能直接轉(zhuǎn)換為光能。PN結(jié)加正向電壓時(shí)的導(dǎo)電情況外加的反向電壓有一部分降落在PN結(jié)區(qū)，方向與PN結(jié)內(nèi)電場(chǎng)方向相同，加強(qiáng)了內(nèi)電場(chǎng)。內(nèi)電場(chǎng)對(duì)多子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的阻礙增強(qiáng)，擴(kuò)散電流大大減小。此時(shí)PN結(jié)區(qū)的少子在內(nèi)電場(chǎng)的作用下形成的漂移電流大于擴(kuò)散電流，可忽略擴(kuò)散電流，PN結(jié)呈現(xiàn)高阻性。LED的伏安特性開啟電壓與材料有關(guān)，對(duì)于GaAs是1.0V；GaAs1-xPx、Ga1-xAlxAs大致是1.5V；發(fā)紅光的GP是1.8V，發(fā)綠光的GaP是2.0V。反向擊穿電壓一般在-5V以上。電壓小于開啟點(diǎn)無電流LED的發(fā)光效率復(fù)合

8、理論導(dǎo)帶中的電子與價(jià)帶中的空穴相復(fù)合時(shí)，一定要釋放出多余的能量。放出能量的方式有兩大類:（1）發(fā)射光子，成為輻射復(fù)合；（2）不發(fā)射光子，稱為非輻射復(fù)合。最后轉(zhuǎn)變?yōu)闊?/p>