材料科學(xué)ppt課件-展示頁
2025-01-26 17:32本頁面
【正文】 LED的發(fā)展歷史 ? 1965年世界上的第一只商用化 LED誕生，用鍺制成，單價 45美元，為紅光 LED，發(fā)光效率 lm/w ? 1968年利用半導(dǎo)體攙雜工藝使 GaAsP材料的 LED的發(fā)光效率達到 1 lm/w, 并且能夠發(fā)出紅光、橙光和黃光 ? 1971年出現(xiàn) GaP材料的綠光 LED，發(fā)光效率也達到 1 lm/w LED的發(fā)展歷史 ? 80年代，重大技術(shù)突破，開發(fā)出 AlGaAs材料的 LED，發(fā)光效率達到 10 lm/w ? 1990年到 2022年， AlInGaP的高亮度LED成熟，發(fā)光效率達到 40— 50 lm/w ? 1990年基于 SiC材料的藍光 LED出現(xiàn)，發(fā)光效率為 lm/w ? 90年代中期出現(xiàn)以藍寶石為襯底的 GaN藍光 LED，到目前仍然為該技術(shù) 單色光 LED應(yīng)用 ? 最初 LED用作儀器儀表的指示光源，后來各種光色的 LED在交通信號燈和大面積顯示屏中得到了廣泛應(yīng)用，產(chǎn)生了很好的經(jīng)濟效益和社會效益。 ? 效能：消耗能量較同光效的白熾燈減少 80% ? 適用性：很小，每個單元 LED小片是 35mm的正方形，所以可以制備成各種形狀的器件，并且適合于易變的環(huán)境 ? 穩(wěn)定性： 10萬小時，光衰為初始的 50% ? 響應(yīng)時間：其白熾燈的響應(yīng)時間為毫秒級， LED燈的響應(yīng)時間為納秒級 ? 對環(huán)境污染：無有害金屬汞 ? 顏色：改變電流可以變色，發(fā)光二極管方便地通過化學(xué)修飾方法，調(diào)整材料的能帶結(jié)構(gòu)和帶隙，實現(xiàn)紅黃綠蘭橙多色發(fā)光。半導(dǎo)體照明 照明領(lǐng)域的又一次革命 一、人類照明的歷史 火 — 人類的文明 燈 — 延續(xù)歷史幾千年 二、電光源的歷史 1879年愛迪生發(fā)明白熾燈 熒光燈將電光源帶入新天地 三、半導(dǎo)體發(fā)光二極管 什么是發(fā)光二極管（ LED）？ ? 發(fā)光二極管是由數(shù)層很薄的攙雜半導(dǎo)體材料制成，一層帶過量的電子，另一層因缺乏電子而形成帶正電的 “ 空穴 ” ，當(dāng)有電流通過時，電子和空穴相互結(jié)合并釋放出能量，從而輻射出光芒。 LED光源的特點 ? 電壓： LED使用低壓電源，供電電壓在 624V之間，根據(jù)產(chǎn)品不同而異，所以它是一個比使用高壓電源更安全的電源，特別適用于公共場所。如小電流時為紅色的 LED，隨著電流的增加，可以依次變?yōu)槌壬?，黃色，最后為綠色 ? 價格： LED的價格比較昂貴，較之于白熾燈，幾只 LED的價格就可以與一只白熾燈的價格相當(dāng)，而通常每組信號燈需由上 300～ 500只二極管構(gòu)成。以 12英寸的紅色交通信號燈為例，在美國本來是采用長壽命，低光效的 140瓦白熾燈作為光源，它產(chǎn)生 2022流明的白光。而在新設(shè)計的燈中， Lumileds公司采用了 18個紅色 LED光源，包括電路損失在內(nèi)，共耗電 14瓦，即可產(chǎn)生同樣的光效。 1987年，我國開始在汽車上安裝高位剎車燈，由于LED響應(yīng)速度快（納秒級），可以及早讓尾隨車輛的司機知道行駛狀況，減少汽車追尾事故的發(fā)生。 深圳寶安國際機場 A樓出發(fā)大廳 LED顯示媒體近景 屏幕顯示面積： X = 18 平方米 —— 深圳寶安國際機場 A樓出發(fā)大廳 LED顯示媒體實景 四、第三代半導(dǎo)體材料 半導(dǎo)體材料的分代 ? 以硅 Si為代表的半導(dǎo)體材料為第一代半導(dǎo)體材料 ? 以砷化鎵 GaAs為代表的化合物半導(dǎo)體材料為第二代半導(dǎo)體材料 ? 以氮化鎵 GaN為代表的寬帶隙化合物半導(dǎo)體材料為第三代半導(dǎo)體材料 GaN半導(dǎo)體材料特點 ? 寬帶隙化合物半導(dǎo)體材料，有很高的禁帶寬度（ — )，可以覆蓋紅、黃、綠、藍、紫和紫外光譜范圍 ，是到目前為止其它任何半導(dǎo)體材料都無法達到的 ? 高頻特性，可以達到 300G Hz（硅為 10G，砷化鎵為 80G） ? 高溫特性，在 300℃ 正常工作（非常適用于航天、軍事和其它高溫環(huán)境） ? 耐酸、耐堿、耐腐蝕（可用于惡劣環(huán)境） ? 高壓特性（耐沖擊，可靠性高） ? 大功率（對通訊設(shè)備是非?？释模? GaN半導(dǎo)體材料特點 GaN外延片生產(chǎn) ? 通過 MOCVD進行 GaN單晶膜外延生長 用藍寶石為襯底材料 用高純氨氣提供氮源 用金屬有機源提供鎵、銦、鋁源 通過金屬有機源化學(xué)氣相沉積的方法 進行生長 GaN基 LED外延片 MOCVD設(shè)備 GaN基 LED芯片生產(chǎn) ? 通過幾十道工序，將 GaN外延片加工成為LED芯片，標(biāo)準(zhǔn)芯片的尺寸為 一片 2”外延片可以加工 10000多顆 LED芯片 GaN基藍綠光 LED芯片 GaN基大功率藍光 LED芯片 GaN半導(dǎo)體光電器件應(yīng)用 ? 藍、綠光 LED 全彩色大屏幕 交通信號燈 背光源、儀器儀表指示燈 景觀光源 藍、綠、白光 LED 室外大 LED全彩色屏幕 LED交通信號燈 城市建筑裝飾燈光工程 花旗銀行大廈 半導(dǎo)體照明（ LED）鋰電池礦燈 近百年來，國內(nèi)外礦工普遍采用由鉛酸電池和白熾燈組成的帽燈，這種帽燈體積很大重量接近 3Kg。
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