《发光二极管LED》PPT课件.ppt

发光二极管（LED）,主要内容,发光二极管的背景介绍发光二极管的原理和特性参数发光二极管应用,简介,发光二极管（LightEmittingDiode，LED）也叫做注入型电致发光器件。它是一种能把电能直接转化为光能的特殊半导体器件。它除了具有普通二极管的正向特性外，还具有普通二极管没有的发光能力。,组成材料及分类,发光二极管主要是由-族化合物，如GaAs（砷化镓）、GaP（磷化镓）、GaAsP（磷砷化镓）等半导体制成的，能造出红橙黄蓝等多种颜色，峰值波长范围2551670nm，其核心是PN结。,铝砷化镓(AlGaAs)-红色及红外线铝磷化镓(AlGaP)-绿色磷化铝铟镓(AlGaInP)-高亮度的橘红色，橙色磷砷化镓(GaAsP)-红色，橘红色，黄色磷化镓(GaP)-红色，黄色，绿色氮化镓(GaN)-绿色，翠绿色，蓝色铟氮化镓(InGaN)-近紫外线，蓝绿色，蓝色碳化硅(SiC)(用作衬底)-蓝色硅(Si)(用作衬底)-蓝色(开发中)蓝宝石(Al2O3)(用作衬底)-蓝色钻石(C)-紫外线,LED辐射光的波长跟其制作材料的禁带宽度Eg有关，即Eg=E2-E1=hv1.24/Eg（um）,普通单色发光二极管高亮度发光二极管（GaAlAs）等材料)超高亮度发光二极管(发光强度100Mcd)变色发光二极管(能变换发光颜色)闪烁发光二极管（由CMOS和LED组成的特殊器件）电压控制型发光二极管（可以工作在3伏10伏）红外发光二极管（电能直接转换成红外光）,LED优缺点,寿命长（100，000Hrs）驱动电压低（1.84.5V）响应速度快（时间常数为10-710-9S）尺寸小多种色彩耐震性特佳（全固体封装，不易破损）LED的辉度高绿色无污染缺点：成本贵，需要恒流驱动,散热不好容易光衰,发光角度有限制，受环境温度影响,工作原理,发光二极管是利用正向偏置PN结中电子与空穴的辐射复合发光的，是自发辐射发光，不需要光学谐振腔，发射的是非相干光。,当给发光二极管加上正向偏压后，能量较大的电子或空穴分别注入到P区或N区，在PN结附近数微米内分别与N区的电子和P区的空穴复合，同时以光的形式辐射多余的能量而发光，产生自发辐射的荧光。,原理：PN结施加正向偏压时，能量较大的电子或空穴越过势垒分别流入到P区或N区，然后同P区的空穴或N区的电子复合,如图所示，在电动势的作用下，电子对从能量高的能级跳跃到能量低的空穴，根据能量守恒，多余的能量以光和热的形式释放出。,1、发光二极管的伏安特性曲线,表示发光二极管性能的参数有电学方面的，也有光学方面的，最基本的是发光二极管的电流-电压特性。曲线形状和普通半导体二极管差不多，电压值很低时，几乎没有电流；在正向特性一边，电压超过1V或1.5V左右时，电流迅速上升，显示出欧姆导通特性，这个电压值称为开启点。开启点电压的大小决定于半导体材料。对于GaAs是1.0V；GaAs1-xPx、Ga1-xAlxAs大致是1.5V；发红光的GP是1.8V，发绿光的GaP是2.0V。反向击穿电压一般在-5V以上,2、LED发光光谱,LED的光谱分布与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、封装方式无关。,3、发光效率,发光效率就是光通量与电功率之比。发光效率代表了光源的节能特性，这是衡量现代光源性能的一个重要指标。,4、发光强度（角度）,LED发光强度是表征它在某个方向上的发光强弱，由于LED在不同的空间角度光强相差很多，随之而来我们研究了LED的光强分布特性。这个参数实际意义很大，直接影响到LED显示装置的最小观察角度。,5、温度特性,波长与温度关系式p=0（T0）+Tg0.1nm/每当结温升高10，则波长向长波漂移1nm，且发光的均匀性、一致性变差。温度上升，亮度下降，当LED消耗功率大，则结温上升，输出亮度下降，所以减小功耗，改良散热条件很重要。,6、LED的驱动,它的正向伏安特性曲线很陡，使用时必须串联限流电阻以控制通过管子的电流,IF为LED的一般工作电流.,LED的应用,指示灯,LED显示屏,数码管,照明,LED照明前景展望,LED是一种很有前途的照明光源，虽然目