红绿光LED毕业设计.doc

摘 要 LED的发展由来已久，和半导体雷射组件的发展几乎同步。虽然近年来，LED已发展成独立的一支庞大工业，在早期甚至可谓半导体雷射的附属产品。迄今为止，无数的高功率﹑高传输效果的半导体雷射已成熟的将信号经由越洋海底光缆传送到目的地，而这种先进技术衍生出。发光组件可以产生光源，就可以设计成可见光的型式，应用于信号判别﹑数字显示，甚至于影像处理或显示屏，LED渐渐的独立而自成一体系。 LED（Light Emitting Diode），发光二极管，是一种固态的半导体器件，它可以直接把电能转化为光能。LED的心脏是一个半导体的晶片，晶片的一端附着在一个支架上，是负极，另一端连接电源的正极，整个晶片被环氧树脂封装起来。半导体晶片由两部分组成，一部分是P型半导体，在它里面空穴占主导地位，另一端是N型半导体，在这边主要是电子。但这两种半导体连接起来的时候，它们之间就形成一个“P-N结”。当电流通过导线作用于这个晶片的时候，电子就会被推向P区，在P区里电子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量，这就是LED发光的原理。而光的波长（光的颜色），是由形成P-N结材料决定的。 本课题学习了LED的概述、历史背景、光学参数、色学参数、电学参数、LED的应用与发展、辐照效应与实验。通过实验对红光、绿光LED的光电特性分析，如辐射通量及光电转换效率和I-V的特性曲线。对6种电极即环形电极1、环形电极2、环形电极3、旋转形电极、中心环绕形电极、树形电极，对其进行不同剂量的60Co源伽玛辐照，分别给予2×105 rad(Si)、8×105 rad(Si)、1.6×106 rad(Si)、3.2×106 rad(Si) 4种吸收剂量并对辐照后的结果进行光、色参数的测试与分析。 关键字： GaN 发光二极管 电极结构 辐照 目 录 摘 要 I 第一章 绪 论 1 1.1 LED概述 1 1.2 LED历史背景 2 1.3 LED应用前景 3 1.4 LED的光源特点 6 1.5 制作LED的半导体材料 7 1.5.1 直接带隙与间接带隙材料 8 1.5.2 GaN基LED和四元系LED 10 1.6 LED相关光色电参数解释 11 1.6.1 光学参数 11 1.6.2 色学参数 12 1.6.3 电学参数 12 1.6.4 LED其他相关参数 14 1.6.5 ＬＥＤ光色测量的必要性 15 1.7 LED辐照 15 第二章 6种优化电极在不同辐照剂量下的光、色测试分析 18 2.1 光参数 18 2.2 色参数 19 第三章 总结 21 致 谢 23 参考文献 24 第一章 绪 论 1.1 LED概述 LED（Light Emitting Diode），发光二极管，是一种固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光。 图1.1-1 LED构造图 LED的心脏是一个半导体的晶片（如图1.1-1），晶片的一端附在一个支架上，一端是负极，另一端连接电源的正极，使整个晶片被环氧树脂封装起来。半导体晶片由两部分组成，一部分是P型半导体，在它里面空穴占主导地位，另一端是N型半导体，在这边主要是电子。但这两种半导体连接起来的时候，它们之间就形成一个“P-N结”。当电流通过导线作用于这个晶片的时候，电子就会被推向P区，在P区里电子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量，这就是LED发光的原理（如图1.1-2）。而光的波长也就是光的颜色，是由形成P-N结的材料决定的[1]。 图 1.1-2 LED发光原理 1.2 LED历史背景 二十世纪50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个具有现代意义的LED,并于60年代面世。60年代末，在砷化镓基体上使用磷化物发明了第一个可见的红光LED。磷化镓的改变使得LED更高效、发出的红光更亮，甚至产生出橙色的光。到70年代中期，磷化镓被使用作为发光光源，随后就发出灰白绿光。LED采用双层磷化镓蕊片（一个红色另一个是绿色）能够发出黄色光。就在此时，俄国科学家利用金刚砂制造出发出黄光的LED。尽管它不如欧洲的LED高效。但在70年代末，它能发出纯绿色的光。80年代早期到中期对砷化镓磷化铝的使用使得第一代高亮度的LED的诞生，先是红色，接着就是黄色，最后为绿色。到20世纪90年代早期，采用铟铝磷化镓生产出了桔红、橙、黄和绿光的LED。90年代中期，出现了超亮度的氮化镓LED，随即又制造出能产生高强度的绿光和蓝光铟氮镓Led。超亮度蓝光蕊片是白光LED的核心，在这个发光蕊片上抹上荧光磷，然后荧光磷通过吸收来自蕊片上的蓝色光源再转化为白光。就是利用这种技术制造出任何可见颜色的光。 现今，在LED市场上就能看到生产出来的新奇颜色，如浅绿色和粉红色。有科学思想的读者到现