LED芯片的重要參數(shù)及兩種結(jié)構(gòu)分析

LED芯片是半導(dǎo)體發(fā)光器件LED的核心部件(LED燈)，LED發(fā)光的原理主要在于LED芯片的P-N結(jié)。一般來說，半導(dǎo)體晶片由兩部分組成，一部分是P型半導(dǎo)體，在它里面空穴占主導(dǎo)地位，另一端是N型半導(dǎo)體，在這邊主要是電子。但這兩種半導(dǎo)體連接起來的時(shí)候，它們之間就形成一個(gè)P-N結(jié)(LED電視)。

當(dāng)電流通過導(dǎo)線作用于這個(gè)晶片的時(shí)候，電子就會被推向P區(qū)，在P區(qū)里電子跟空穴復(fù)合，然后就會以光子的形式發(fā)出能量而光的波長也就是光的顏色，是由形成P-N結(jié)的材料決定的(LED顯示器)。

LED芯片主要由砷(AS)、鋁(AL)、鎵(Ga)、銦(IN)、磷(P)、氮(N)、鍶(Si)這幾種元素中的若干種組成，主要材料為單晶硅。

如下圖所示為一種簡單的LED芯片

LED芯片

LED芯片的分類

用途：根據(jù)用途分為大功率led芯片、小功率led芯片兩種;

顏色：主要分為三種：紅色、綠色、藍(lán)色(制作白光的原料);

形狀：一般分為方片、圓片兩種;

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LED芯片結(jié)構(gòu)介紹

不同LED芯片，其結(jié)構(gòu)大同小異，有外延用的芯片基板( 藍(lán) 寶石基板、碳化硅基板等) 和摻雜的外延半導(dǎo)體材料及透明金屬電極等構(gòu)成。如下圖所示為LED單電極芯片與LED雙電極芯片結(jié)構(gòu)示意圖

LED單電極芯片與LED雙電極芯片結(jié)構(gòu)示意圖

LED芯片特點(diǎn)

(1)四元芯片，采用MOVPE工藝制備，亮度相對于常規(guī)芯片要亮。

(2)信賴性優(yōu)良。

(3)應(yīng)用廣泛。

(4)安全性高。

(5)壽命長。

LED芯片的重要參數(shù)

1.正向工作電流If：

它是指發(fā)光二極體正常發(fā)光時(shí)的正向電流值。在實(shí)際使用中應(yīng)根據(jù)需要選擇IF在0.6·IFm以下。

2.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下得到的。一般是在IF=20mA時(shí)測得的。發(fā)光二極體正向工作電壓VF在1.4～3V。在外界溫度升高時(shí)，VF將下降。

3.V-I特性：

發(fā)光二極體的電壓與電流的關(guān)系，在正向電壓正小于某一值(叫閾值)時(shí)，電流極小，不發(fā)光。當(dāng)電壓超過某一值后，正向電流隨電壓迅速增加，發(fā)光。

4.發(fā)光強(qiáng)度IV：

發(fā)光二極體的發(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)光二極管強(qiáng)度小，所以發(fā)光強(qiáng)度常用燭光(坎德拉, mcd)作單位。

5.LED的發(fā)光角度：

-90°- +90°

6.光譜半寬度Δλ:

它表示發(fā)光管的光譜純度。

7.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。

8.全形：

根據(jù)LED發(fā)光立體角換算出的角度，也叫平面角。

9.視角：

指LED發(fā)光的最大角度，根據(jù)視角不同，應(yīng)用也不同，也叫光強(qiáng)角。

10.半形：

法向0°與最大發(fā)光強(qiáng)度值/2之間的夾角。嚴(yán)格上來說，是最大發(fā)光強(qiáng)度值與最大發(fā)光強(qiáng)度值/2所對應(yīng)的夾角。LED的封裝技術(shù)導(dǎo)致最大發(fā)光角度并不是法向0°的光強(qiáng)值，引入偏差角，指得是最大發(fā)光強(qiáng)度對應(yīng)的角度與法向0°之間的夾角。

11.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體。

12.最大反向電壓VRm：

所允許加的最大反向電壓即擊穿電壓。超過此值，發(fā)光二極體可能被擊穿損壞。

13.工作環(huán)境topm:

發(fā)光二極體可正常工作的環(huán)境溫度范圍。低于或高于此溫度范圍，發(fā)光二極體將不能正常工作，效率大大降低。

14.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。

總結(jié)

我們知道，LED芯片的主要功能是：可以直接把電轉(zhuǎn)化為光，它可以說是LED的心臟。本文簡單介紹了LED芯片的基礎(chǔ)知識即：LED芯片的分類、結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)以及重要參數(shù)等內(nèi)容。