gan基led發(fā)光原理與參數(shù)(已修改)
2025-07-07 06:48 本頁面
【正文】 . . . . GaN基LED發(fā)光原理大部分LED是利用MOCVD在襯底材料上異質(zhì)外延而成，目前比較成熟的襯底材料是藍(lán)寶石和碳化硅，硅基和ZnO基等其他襯底材料尚未成熟。LED外延片的結(jié)構(gòu)主要包括MIS結(jié)、PN結(jié)、雙異質(zhì)結(jié)和量子阱幾種，當(dāng)前絕大多數(shù)LED均是量子阱結(jié)構(gòu)的。外延片的基本結(jié)構(gòu)如圖12所示。目前使用的大部分燈具是白熾鎢絲燈或者采取氣體放電，而半導(dǎo)體發(fā)光二極管(LED)的發(fā)光原理則迥然不同。發(fā)光二極管自發(fā)性(Spontaneous)的發(fā)光是由于電子與空穴的復(fù)合而產(chǎn)生的。 假設(shè)發(fā)光是在P區(qū)中發(fā)生的，那么注入的電子與價(jià)帶空穴直接復(fù)合而發(fā)光，或者先被發(fā)光中心捕獲后，再與空穴復(fù)合發(fā)光。除了這種發(fā)光復(fù)合外，還有些電子被非發(fā)光中心（這個(gè)中心介于導(dǎo)帶、介帶中間附近）捕獲，而后再與空穴復(fù)合，每次釋放的能量不大，不能形成可見光。發(fā)光的復(fù)合量相對于非發(fā)光復(fù)合量的比例越大，光量子效率越高。由于復(fù)合是在少子擴(kuò)散區(qū)內(nèi)發(fā)光的，所以光僅在近PN結(jié)面數(shù)μm以內(nèi)產(chǎn)生。 理論和實(shí)踐證明，光的峰值波長λ與發(fā)光區(qū)域的半導(dǎo)體材料禁帶寬度Ｅg有關(guān)，即λ=1240/Eg 電子由導(dǎo)帶向價(jià)帶躍遷時(shí)以光的形式釋放能量，大小為禁帶寬度Eg，單位為電子伏特（eV。由光的量子性可知，hf= Eg [h為普朗克常量,f為頻率，據(jù)f=c/λ,可得λ=hc/Eg,當(dāng)λ的單位用um, Eg單位用電子伏特（eV）時(shí)，上式為λ=ev/Eg ]，若若能產(chǎn)生可見光（波長在380nm紫光～780nm紅光），～發(fā)光效率與材料是否為直接帶隙(Direct Bandgap)有關(guān)，圖 (a)是直接帶隙材料。這些材料的導(dǎo)帶最低點(diǎn)與價(jià)帶的最高點(diǎn)在同一K空間。所以電子與空穴可以有效地再復(fù)合(Rebination)而發(fā)光。而圖 (b)的材料均屬于間接帶隙(IndirectBandgap)，其帶隙及導(dǎo)帶最低點(diǎn)與價(jià)帶最高點(diǎn)不在同一K空間，以致電子與空穴復(fù)合時(shí)除了發(fā)光外，還需要產(chǎn)生聲子(Phonon)的配合，所以發(fā)光效率低[7]。目前發(fā)光二極管用的都是直接帶隙的材料。 大功率LED基本參數(shù)及性能指標(biāo)1．極限參數(shù)的意義 （1）允許功耗Pm:允許加于LED兩端正向直流電壓與流過它的電流之積的最大值。超過此值，LED發(fā)熱、損壞。 （2）最大正向直流電流IFm：允許加的最大的正向直流電流。超過此值可損壞二極管。 （3）最大反向電壓VRm：所允許加的最大反向電壓。超過此值，發(fā)光二極管可能被擊穿損壞。 （4）工作環(huán)境topm:發(fā)光二極管可正常工作的環(huán)境溫度范圍。低于或高于此溫度范圍，發(fā)光二極管將不能正常工作，效率大大降低。2．電參數(shù)的意義 （1）光譜分布和峰值波長：某一個(gè)發(fā)光二極管所發(fā)之光并非單一波長，其波長大體按圖2所示。由圖可見，該發(fā)光管所發(fā)之光中某一波長λ0的光強(qiáng)最大，該波長為峰值波長。 （2）發(fā)光強(qiáng)度IV：發(fā)光二極管的發(fā)光強(qiáng)度通常是指法線（對圓柱形發(fā)光管是指其軸線）方向上的發(fā)光強(qiáng)度。若在該方向上輻射強(qiáng)度為（1/683）W/sr時(shí)，則發(fā)光1坎德拉（符號為cd）。由于一般LED的發(fā)光二強(qiáng)度小，所以發(fā)光強(qiáng)度常用坎德拉(mcd)作單位。（3）光譜半寬度Δλ:（4）半值角θ1/2和視角：θ1/2是指發(fā)光強(qiáng)度值為軸向強(qiáng)度值一半的方向與發(fā)光軸向（法向）的夾角。半值角的2倍為視角（或稱半功率角）。 圖3給出的二只不同型號發(fā)光二極管發(fā)光強(qiáng)度角分布的情況。法線AO的坐標(biāo)為相對發(fā)光強(qiáng)度（即發(fā)光強(qiáng)度與最大發(fā)光強(qiáng)度的之比）。顯然，法線方向上的相對發(fā)光強(qiáng)度為1，離開法線方向的角度越大，相對發(fā)光強(qiáng)度越小。由此圖可以得到半值角或視角值。 （5）正向工作電流If：它是指發(fā)光二極管正常發(fā)光時(shí)的正向電流值。IFm以下。 （6） 正向工作電壓VF： 參數(shù)表中給出的工作電壓是在給定的正向電流
環(huán)評公示相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1