LED芯片的重要参数及两种结构分析

2013年9月30日 22:29
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LED芯片是半导体发光器件LED的核心部件(LED灯),LED发光的原理主要在于LED芯片的P-N结。一般来说,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(LED电视)。

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(LED显示器)。

LED芯片主要由砷(AS)、铝(AL)、镓(Ga)、铟(IN)、磷(P)、氮(N)、锶(Si)这几种元素中的若干种组成,主要材料为单晶硅。

如下图所示为一种简单的LED芯片

LED芯片

LED芯片

LED芯片的分类

用途:根据用途分为大功率led芯片、小功率led芯片两种;

颜色:主要分为三种:红色、绿色、蓝色(制作白光的原料);

形状:一般分为方片、圆片两种;

大小:小功率的芯片一般分为8mil、9mil、12mil、14mil等

LED芯片结构介绍

不同LED芯片,其结构大同小异,有外延用的芯片基板( 蓝 宝石基板、碳化硅基板等) 和掺杂的外延半导体材料及透明金属电极等构成。如下图所示为LED单电极芯片与LED双电极芯片结构示意图

LED单电极芯片与LED双电极芯片结构示意图

LED单电极芯片与LED双电极芯片结构示意图

LED芯片特点

(1)四元芯片,采用MOVPE工艺制备,亮度相对于常规芯片要亮。

(2)信赖性优良。

(3)应用广泛。

(4)安全性高。

(5)寿命长。

LED芯片的重要参数

1.正向工作电流If:

它是指发光二极体正常发光时的正向电流值。在实际使用中应根据需要选择IF在0.6·IFm以下。

2.正向工作电压VF:

参数表中给出的工作电压是在给定的正向电流下得到的。一般是在IF=20mA时测得的。发光二极体正向工作电压VF在1.4~3V。在外界温度升高时,VF将下降。

3.V-I特性:

发光二极体的电压与电流的关系,在正向电压正小于某一值(叫阈值)时,电流极小,不发光。当电压超过某一值后,正向电流随电压迅速增加,发光。

4.发光强度IV:

发光二极体的发光强度通常是指法线(对圆柱形发光管是指其轴线)方向上的发光强度。若在该方向上辐射强度为(1/683)W/sr时,则发光1坎德拉(符号为cd)。由于一般LED的发光二极管强度小,所以发光强度常用烛光(坎德拉, mcd)作单位。

5.LED的发光角度:

-90°- +90°

6.光谱半宽度Δλ:

它表示发光管的光谱纯度。

7.半值角θ1/2和视角:

θ1/2是指发光强度值为轴向强度值一半的方向与发光轴向(法向)的夹角。

8.全形:

根据LED发光立体角换算出的角度,也叫平面角。

9.视角:

指LED发光的最大角度,根据视角不同,应用也不同,也叫光强角。

10.半形:

法向0°与最大发光强度值/2之间的夹角。严格上来说,是最大发光强度值与最大发光强度值/2所对应的夹角。LED的封装技术导致最大发光角度并不是法向0°的光强值,引入偏差角,指得是最大发光强度对应的角度与法向0°之间的夹角。

11.最大正向直流电流IFm:

允许加的最大的正向直流电流。超过此值可损坏二极体。

12.最大反向电压VRm:

所允许加的最大反向电压即击穿电压。超过此值,发光二极体可能被击穿损坏。

13.工作环境topm:

发光二极体可正常工作的环境温度范围。低于或高于此温度范围,发光二极体将不能正常工作,效率大大降低。

14.允许功耗Pm:

允许加于LED两端正向直流电压与流过它的电流之积的最大值。超过此值,LED发热、损坏。

总结

我们知道,LED芯片的主要功能是:可以直接把电转化为光,它可以说是LED的心脏。本文简单介绍了LED芯片的基础知识即:LED芯片的分类、结构、特点以及重要参数等内容。

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