LED电子器件原理.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2016/1/5,#,LED,显示器件的原理与性能研究,CIE,色度图,LED,（,Light-Emitting Diode,）,发光二极管,LED,大屏显示,LED,内部结构示意图,固体能带理论,Pn,结及电子空穴,符合发光理论,白光,LED,目 录,1.,发光的分类,2.Pn,结,3.,复合发光理论,1.LED,结构,3.,发光原理,4.,前景展望与技术革新,1,.,能带理论,2.,掺杂,2.,LED,蓝光芯片,生长方法相关简介,结构简介,能带理论的提出,：固体的力、热、光和电磁学性能,与其,内部,的电子运动状态,密切相关,1900,年特鲁德（,P.Drude,）提出,经典自由电子模型,：成功解释金属导热导电行为,1928,年,索末菲（,A.Sommerfeld,）借助费米,-,狄拉克的统计理论建立了,量子化的自由电子气模型,，解释了金属电子热容、磁化率的问题,1928,年，布洛赫（,F.Bloch,）运用量子力学原理分析了电子所具有的基本特征，为,固体能带理论,奠定了基础,能带理论的基本出发点和相关假设：,即：考虑一理想完整晶体，所有的原子实都周期性地静止排列在其平衡位置上，每个电子都处在除其自身外其他电子的平均势场和原子实的周期场中运动,近自由电子近似,周期性势场近似,绝热近似,：电子可看作在由原子核产生的固定不动的势场中运动,平均场近似：,每个电子所处的是能均相同，故其与其他电子的势能仅取决于自身的位置,周期性势场近似：,假定是理想晶体，每个电子均处在其他电子的平均势场合离子实产生的周期性势场中运动,能带理论：,研究,固体,中电子运动的主要理论基础,定性阐明,晶体,中电子运动的普遍性特点,从原子结构水平上说明了,导体、半导体、绝缘体,的区别,解释了晶体中电子的平均自由程为什么远大于原子间距,掺杂：为改变半导体的而人为的想半导体中掺入施主杂质和受主杂质的一种手段：,施主和受主掺杂,电 离 前,电 离 后,被施主杂志束缚的电子的能量比导带,Ec,低，成为施主能级,E,D,；施主能级靠近导带底部施主杂质的电离能小，基本电离导致导带上产生大量的,电子,受主,掺杂：,受主杂质能级靠近价带顶部，,具有,很强得到,电子,的性质，这类杂质向价带提供空穴,受主能级出现,Conduction,band,Valence band,Conduction,band,Valence band,+,+,+,+,+,+,+,+,电 离 前,电 离,后,E,c,E,A,E,v,P-n,结,由于掺杂使得,：,n,型半导体：,a,施主,杂质电离，导带中,出现,施主提供的电子,；,b,电子,浓度,n,空穴浓度,p,P,型半导体：,a,受主,杂质电离，价带中,出现,受主提供的空穴,；,b,空穴,浓度,p,电子浓度,n,+,+,+,e,-,e,-,e,-,内建电场,E,Pn,结工作原理：,发光原理,：,当,给,Pn,结施加,正向电压,时，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的一部分与,多数载流子,复合而,发光,电子、空穴符合理论：,直接复合：,1,、按复合机构,间接复合：,发射光子：辐射复合,按能量,放出形式 俄歇复合：无辐射复合,发射声子：无辐射复合,LED,的结构：,LED,的心脏是图中标识为,E,的,半导体晶片,，晶片由,P,型和,N,型半导体两部分组成，形成,PN,结。晶片分别连接在电源的正负极上，加上偏压后即可产生蓝光、红光和绿光,LED,蓝光芯片流程,衬底材料生长,LED,结构,MOCVD,生长,芯片加工,芯片切割,器件封装,Sapphire,蓝宝石,MOCVD,法生长,GaN,MQW=Multiquantum well,（多量子阱）,LED,芯片结构,衬底截面,生长,GaN,截面,GaN,表面,图形衬底生长,GaN,采用图形衬底，进一步提高了,GaN,质量。,LED,发光,原理,：,电致发光和光致发光,定义,：用电场或电流激发产生的发光，以前也叫场致发光,。,半导体,p-n,结,在较低正向电压之下注入,少数载流子,，然后少数载流子与多数,载,流子在,结区附近相遇复合而发光或者通,过,局域中心而发光,。,半导体芯片所发出的蓝光激发,YAG,荧光,粉发出红、绿光，剩余的蓝光与产生的,红、绿光复合产生白光,白光,LED,未来发展前景,展望,白光光源性能比较,白光,LED,未来发展前景展望,各种,LED,制造方式的优缺点,我国,LED,行业面临的机遇和挑战,挑战,：,机遇：,LED,专利壁垒形成,行业垄断寡头,国内行业主要集中在下游,专利到期格局生变,研究新材料，绕过既定专利,国内,LED,市场需求,巨大,中国主要,LED,生产厂家,其他主要,LED,生产厂家,结论,1,、白光,LED,具有节能、高效、寿命长、污染小等特点,2,、未来的显示、照明市场一定是属于白光,LED,3,、应尽快在国内普及白光,LED,照明，减少能源损失,4,、挑战与机遇并存，我国相关行业要加大研发力度，后,发制人,5,、我国,国内相关行业应加大研发力度，力求摆脱日本日,亚等公司,的专利束缚,