第六章光发射二极管.ppt

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外部效率:表示将电能转化为外部光能的效率。
在近日东京的举办的“nanotech2009国际纳米技术综合展”上,面向新一代照明用LED,东芝展出了正在开发的近紫外LED。其外部量子效率较高,达到了36%。发光波长为380nm。为了提高发光效率,抑制了GaN结晶的缺陷,提高了平坦性。
FromPrinciplesofElectronicMaterialsandDevices,ThirdEdition,(©McGraw-Hill,2019)
异质结【heterojunction】两种不同的半导体相接触所形成的界面区域。按照两种材料的导电类型不同,异质结可分为同型异质结(P-p结或N-n结)和异型异质(P-n或p-N)结,多层异质结称为异质结构。通常形成异质结的条件是:两种半导体有相似的晶体结构、相近的原子间距和热膨胀系数。利用界面合金、外延生长、真空淀积等技术,都可以制造异质结。
双异质结结构可以增加LED输出光的强度。如下图中的宽禁带AlGaAs层扮演了将所注入的电子限制在p-GaAs层的限制层的角色。


FromPrinciplesofElectronicMaterialsandDevices,ThirdEdition,(©McGraw-Hill,2019)
(a)Adoubleheterostructurediodehastwojunctionswhicharebetweentwodifferentbandgapsemiconductors(GaAsandAlGaAs).(b).(c)Forwardbiasedsimplifiedenergybanddiagram.(d).
LED是利用化合物材料制成pn结的光电器件。它具备pn结结型器件的电学特性:I-V特性、C-V特性和特有的光学特性:光谱特性、发光光强指向特性、时间特性以及热学特性。
 LED发光强度或光功率输出随着波长变化而不同,绘成一条分布曲线——光谱分布曲线。当此曲线确定之后,器件的有关主波长、纯度等相关色度学参数亦随之而定。
LED的光谱分布主要决定于制备所用化合物半导体种类、性质及pn结结构(外延层厚度、掺杂杂质)等有关,而与器件的几何形状、封装方式关系较小。


FromPrinciplesofElectronicMaterialsandDevices,ThirdEdition,(©McGraw-Hill,2019)
(a)Energybanddiagramwithpossiblerecombinationpaths.(b)(1/2)kTaboveEc.(c)Therelativelightintensityasafunctionofphotonenergybasedon(b).(d)Relativeintensityasafunctionofwavelengthintheoutputspectrumbasedon(b)and(c).

FromPrinciplesofElectronicMaterialsandDevices,ThirdEdition,(©McGraw-Hill,2019)
(a)Atypicaloutputspectrum(relativeintensityvswavelength)fromaredGaAsPLED.(b).(c)TypicalI--
LED热学特性:小电流下,LED温升不明显。若环境温度较高,LED的主波长就会红移,亮度会下降,发光均匀性、一致性变差。
这种效应在点阵、大显示屏尤其明显。点阵、大显示屏的温升对LED的可靠性、稳定性影响更为显著。所以散热设计很关键。