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LED基础知识教程.pdf

LED基础知识教程

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2009-08-16 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《LED基础知识教程pdf》,可适用于工程科技领域

瑋群(光電)事業部LED基礎知識教程LED基礎知識教程目錄一、LED定義及發展二、LED發光原理分析三、LED制程工藝介紹四、LED制程配套工程注意事項五、LED常用單位及專業術語一、LED定義及發展LED的定義:發光二極體(LightEmittingDiode,LED)是一種半導體元件。初時多用作為指示燈、顯示板等隨著白光發光二極體的出現也被用作照明。它是世紀的新型光源具有效率高、壽命長、不易破損等傳統光源無法與之比較的優點。加正向電壓時發光二極體能發出單色、不連續的光這是電致發光效應的一種。改變所採用的半導體材料的化學組成成分可使發光二極體發出在近紫外線、可見光或紅外線的光。一、LED定義及發展LED發展史c年HenryJosephRound第一次在碳化硅里观察到电致发光现象。d世纪年代晚期BernhardGudden和RobertWichard在德国使用从锌硫化合物与铜中提炼的黄磷产生发光。e年GeorgeDestian发表了关于硫化锌粉末发射光线的报告。f世纪年代英国科学家在电致发光的实验中使用(半导体)砷化镓发明了第一枚具有现代意义的LED。g世纪年代末人们在砷化镓基体上使用磷化物发明了第一只可见红光的LED。h年代中期黄光和绿光LED面世。i世纪年代高亮LED面世。j世纪年代藍光LED問世开启了照明和光电显示领域的新境界年白光LED诞生。一、LED定義及發展LED具有之特性發光效率高遠景可比白熾燈節能比熒光燈節能壽命長使用壽命可達萬小時體積小耐沖擊不易損壞色彩丰富可實現各種顏色的變化安全環保使用電壓低晶粒可回收無熒光燈水銀污染LED目前市場應用范圍交通信号灯、NOTEBOOK背光源、大型LED显示器、景观灯、路灯、隧道燈、手電筒、日光灯、汽车等各种车辆的指示灯、LED字母數字顯示器、遥控器等二、LED發光原理及結構LED發光的基本原理利用P型材質(電洞)及N型材質(電子)通入順向電壓電子由N區流向P區電洞則由P區流向N區電子與電洞於PN接面結合而產生光。二、LED發光原理及結構分析LED按發出光譜之分類一般短波長紅外光高亮度長波長紅外光可見光不可見光LED波長~nm光波長~nm~nm~nm二、LED發光原理及結構分析LED晶粒基本結構從N層至P層為LED磊晶層。二、LED發光原理及結構分析P型半導體與N型半導體概述:P型(在價本征半導體材質中摻入價雜質如硼、鎵、銦、鋁等獲得大量空穴形成P形半導體)N型(在價本征半導體材質中摻入價雜質如氮、磷、砷等獲得大量電子形成N形半導體)二、LED發光原理及結構分析PN結概述:當P形半導體與N形半導體接觸後根据扩散原理空穴要从浓度高的P区向N区扩散自由电子要从浓度高的N区向P区扩散并在交界面发生复合(耗尽)形成载流子极少的正负空间电荷区(如图所示)也就是PN结又叫耗尽层二、LED發光原理及結構分析二、LED發光原理及結構分析PN结的特性:由于内电场阻挡了多数载流子的运动阻挡层中没有载流子因此PN结是不导电的。但是如果我们在PN结上接一个外加电压来改变了内电场也就是改变阻挡层PN结的导电性能就会发生变化。当外加電场与内電场方向一致:不导电当外加電场与内電场方向相反:導通。二、LED發光原理及結構分析決定LED發光顏色的重要因素:能隙Eg(ev電子伏特)能隙的定義:半導體化合物中的電子吸收足夠的能量才能跳出形成電子或電洞所需吸收的最小能量叫做能隙(bandgap)Eg能隙的大小與共價鍵強度有關共價鍵強度越強能隙越大。LED發光波長λλ=Eg(mm)目前LED結構常加入活性層(發光層)控制發光波長提高發光效率。二、LED發光原理及結構分析zLED可見光光譜:二、LED發光原理及結構分析目前常見可見光發光二極體及結構aGaPGaAsP系發光二極體bAlGaAs系發光二極體cAlInGaP系發光二極體dGaN系發光二極體二、LED發光原理及結構分析aGaPGaAsP系發光二極體此系之發光二極體有三種GaPnm紅光發光二極體GaPnm黃綠光發光二極體與GaAsP系發光二極體(一)(二)(三)二、LED發光原理及結構分析bAlGaAs系發光二極體單異質結構紅光LED雙異質結構紅光LED二、LED發光原理及結構分析雙行雙異質結構發光LED基板分離過程二、LED發光原理及結構分析cAlInGaP系發光二極體AlInGaP發光二極體斷面圖二、LED發光原理及結構分析dGaN系發光二極體GaN發光二極體斷面圖二、LED發光原理及結構分析目前白光二極體的結構形式cGaN藍色發光二極體+黃色熒光粉d光子回收式(藍光與黃光混後發出白光)(一)(二)二、LED發光原理及結構分析發光二極體特征匯總:二、LED發光原理及結構分析三、LED制程工藝介紹LED制造工藝流程圖:晶棒晶片磊晶制程晶片清洗蒸鍍黃光化學蝕刻熔合研磨切割測試下游封裝三、LED制程工藝介紹晶棒晶片:晶棒成長共有柴可拉斯基長晶法、BridgmanMethod、VerticalGradientFreeze(VGF)Method三種。晶棒直徑一般為",","後利用切片機將其切成要求之晶片。磊晶制程:磊晶有液相磊晶法氣相磊晶法有機金屬化學氣相沉積(MOCVD)法分子束磊晶法等。三、LED制程工藝介紹有機金屬化學氣相沉積(MOCVD)法介紹:利用氫氣將相應有機金屬帶入MOCVD反應室與其它特氣反應生成的固態物便沉積在基板上。三、LED制程工藝介紹MOCVD設備:設備外觀反應爐三、LED制程工藝介紹晶片清洗:除去晶片上磊晶完成後所殘留的物質如不除去蒸鍍上的金屬易起層脫落。使用設備:自動清洗機蒸鍍:在晶片表面鍍上一層或多層金屬(Au、Ni、Al等)一般將晶片置於高溫真空下將熔化的金屬蒸著在晶片上(如圖)。作用:)便於在晶片上焊接電極)加大晶片的電流導電面積三、LED制程工藝介紹黃光:在晶片上塗佈光阻溶液經曝光後在晶片上形成一定圖案的工藝。三、LED制程工藝介紹化學(或蝕刻):去除黃光制程中未保護的部分形成所需圖案。熔合:使蒸鍍過程中蒸鍍的多層金屬分子間更緊密結合減少接觸電阻。三、LED制程工藝介紹研磨:減小基板厚度降低晶粒電阻同時以利切割。有研磨法與切削法兩種。切割:將晶片切割為要求之晶粒。常用輪刀式鑽石式與激光式三種方法。測試:挑選出各種波長之晶粒剔除不合格之產品。另有目檢流程以保證銷售晶粒之品質。四、LED制程配套工程注意事項磊晶區aMOCVD機台c排氣較大以有機廢氣為主風管室內鍍鋅螺旋管、室外SUS材質防銹排氣風速約米以上d冷卻水溫度~℃±壓力約KG管徑約為"e特氣管數量較多bLocalSCR處理MOCVD產生之有毒氣體c冷卻水管徑約為分d排氣酸鹼PP管(SCH)寸e排水管、純水管四、LED制程配套工程注意事項c特氣櫃c酸鹼排氣PP管d有機排氣SUS或鍍鋅易燃易爆e特氣管電子級配至室內相應位置(類似電盤形式)f室外N儲氣罐d隔間c控制室盡可能開多窗戶使人坐著可以看到MOCVD與LOCALSCR窗戶不宜過高d氫氣純化室隔間需至房頂並設排氣以防氫氣洩漏e業主機台可能多期進駐隔間需留活動牆四、LED制程配套工程注意事項e氣流方向c氣流由前至後:控制室-MOCVD-LOCALSCR空調設計需注意d門的開向配合氣流f地面要求cMOCVD地面無特殊處理dLOCALSCR需耐酸鹹EPOXYg冷卻水供給模式c需板換一對一輸出d水需過濾裝流量計需控制壓力h王水室c有清洗機需PP排氣與排水d需純水四、LED制程配套工程注意事項i氫氣室、特氣室、LOCALSCR、王水室c需使用防爆燈具d無回風防毒氣擴散j排水c需設置存水彎以防毒氣進入室內d注意破氣封四、LED制程配套工程注意事項無塵區a蒸鍍室(K)c蒸鍍機特點:真空、高溫、耗電量大d排氣含少量油使用PP管e冷卻水寸管~LPMf注意排油方式如圖:g制程水需流量計調壓計不銹鋼軟管接至機台(不銹鋼球閥)h烤箱排氣鍍鋅螺旋管接機寸(主要排出熱量)四、LED制程配套工程注意事項b黃光區(K)c排氣SUS使用法蘭連接(因為有油)耐高溫氣密墊dAIRSHOWER窗戶等需貼黃光紙室內使用黃光燈c清洗化學(K)c清洗機需純水、藥水、排水、排氣d氣味重新風量大新風口開一固定口與一比例調節口e使用電加熱時須加防火開關f純水排水排氣制程冰水使用位置未定時天板上不開孔天板上預留閥門即可。g排氣使用中也可開孔四、LED制程配套工程注意事項d熔合(K)c產生高溫需制程冰水分d排氣較多鍍鋅ebonding(K)c真空泵排氣(PP)d制程冰水(約LPM)fCVD(K)c排氣PP不銹鋼防爆防燒寸配法蘭(水管做法)d制程冰水(約LPM)四、LED制程配套工程注意事項g研磨(一般空調)c初中效濾網d排氣PP管另有排水、純水、制程冰水四、LED制程配套工程注意事項後處理a切割c水恆定溫度使用電熱水器與板換d激光切割機台熱量大需排氣補氣量也較大b測試c機台熱量大d需空壓電整齊排列c目檢c防靜電靜電風扇導電環導電磚五、LED常用單位zMil密耳(千分之一英寸)LED晶粒大小單位zIv光強(法向光強)與LED芯片結構有關Iv的單位mcd光源在給定方向上的發光強度z光通量單位lm(流明)光源在單位時間發出的光量z照度單位LUX流明的光通量在m表面的光照強度zWafer晶元chip晶粒zSapphire藍寶石作基板用瑋群(光電)事業部技術轉移類服務::高亮度&高亮度&HighHighPowerPower之之LEDLED量產技術量產技術:新建LED厂房整厂技术输出服务:已有LED产线磊晶、晶粒制程技術改良服務:LED投资、生产类咨询服务資金產品市場建廠設備磊晶製程生產管理+量產LED高階量產LED產品研發瑋群(光電)事業部台灣總公司聯繫人:黃育倫先生地址:苗栗縣銅鑼鄉中興工業園區中興路號TEL:FAX:EMAIL:weiqunumailhinetnet蘇州公司聯系人:朱學敏先生地址:蘇州工業園區中新路韶山花園室TEL:FAX:EMAIL:woeicnyuvipcom廣州公司聯繫人:鄭舟榮先生地址:廣州永和經濟開發區嚇大街號樓TEL:EMAIL:woeicnyucom

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