LED电子器件原理学习教案

1、会计学1LED电子器件电子器件(din z q jin)原理原理第一页，共28页。1900年特鲁德（P.Drude）提出经典自由电子模型(mxng)：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(tngj)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，为固体能带理论固体能带理论奠定了基础第1页/共27页第二页，共28页。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(pngjn)势场和原子

2、实的周期场中运动近自由电子(z yu din z)近似周期性势场近似(jn s)绝热近似绝热近似：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：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：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第2页/共27页第三页，共28页。第3页/共27页第四页，共28页。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ED；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(dozh)导带上产生大量的电子第4页/共27页第五页，共2

3、8页。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(tgng)空穴受主能级受主能级(nngj)出现出现+电 离 前电 离 后EcEAEv第5页/共27页第六页，共28页。第6页/共27页第七页，共28页。n型半导体：型半导体：a 施施主杂质主杂质(zzh)电离电离，导带中出现施主，导带中出现施主提供的电子；提供的电子；b电电子浓度子浓度n空穴浓度空穴浓度pP型半导体：a 受主杂质电离(dinl)，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-内建电场内建电场E第7页/共27页第八页，共28页。发光原理：当给发光原理：当给 Pn 结施加正向电压时，电子由结

4、施加正向电压时，电子由 N 区注入区注入 P 区，空穴由区，空穴由 P 区注入区注入N 区，进入对方区域区，进入对方区域(qy)的少数载流子的一部分与多数载流子复合而发光的少数载流子的一部分与多数载流子复合而发光第8页/共27页第九页，共28页。第9页/共27页第十页，共28页。第10页/共27页第十一页，共28页。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(xngchng)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、红光和绿光第11页/共27页第十二页，共28页。衬底材料生长衬底材料生长LED结构MOCVD生生长长芯片加工芯片加工 芯片切

5、割芯片切割器件封装器件封装Sapphire蓝宝石蓝宝石第12页/共27页第十三页，共28页。第13页/共27页第十四页，共28页。第14页/共27页第十五页，共28页。nMQW=Multiquantum well （多量子(lingz)阱）第15页/共27页第十六页，共28页。第16页/共27页第十七页，共28页。 衬底截面衬底截面(jimin) 生长生长(shngzhng)G(shngzhng)GaNaN截面截面 GaN表表面面(biomin) 采用图形衬底，进一步提高了采用图形衬底，进一步提高了GaN质量。质量。第17页/共27页第十八页，共28页。少数载流子，然后少数载流少数载流子，然后

6、少数载流子与多数载子与多数载流子在结区附近相遇复合而流子在结区附近相遇复合而发光或者通发光或者通过局域中心而发光。过局域中心而发光。半导体芯片所发出的蓝光激发半导体芯片所发出的蓝光激发YAG荧光荧光粉发出红、绿光，剩余的蓝粉发出红、绿光，剩余的蓝光与产生的光与产生的红、绿光复合产生白光红、绿光复合产生白光第18页/共27页第十九页，共28页。第19页/共27页第二十页，共28页。第20页/共27页第二十一页，共28页。LED专利壁垒专利壁垒(bli)形成形成行业行业(hngy)垄断寡头垄断寡头国内行业主要集中在国内行业主要集中在下游下游专利到期格专利到期格局生变局生变研究新材料，绕过研究新材料，绕过既定专利既定专利国内国内LED市场需求市场需求巨大巨大第21页/共27页第二十二页，共28页。第22页/共27页第二十三页，共28页。第23页/共27页第二十四页，共28页。第