LED复习资料.doc

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LED复习资料课件

二——_LED.PPT 1、什么是半导体照明(固态照明),半导体照明是第几代照明光源,又是第几代电光源? (1)用半导体材料制作白光LED称为固态照明。 (2)第四代 (3)第三代 LED产业的上游、中游和下游各做哪些工作? (1)上游:材料生长、结构设计;(2)中游:芯片制备;(3)下游:封装。 什么是等电子中心(等电子陷阱)?什么的材料的发光是基于这种物理效应? (1)等电子中心指半导体中的一种深能级杂质产生的一种特殊的束缚态,有时在禁带中可产生起陷阱作用的深能级,故又称为“等电子陷阱”。 (2)GaP系和GaAsP系是基于这种物理效应。 半导体材料能制作成发光芯片的要求和性能提升的原因是什么? (1)要求:制作低缺陷的高质量薄膜;控制p型和n型的电子传导性;制作高效的发光结构。 (2)原因:材料生长的改进;掺杂的改进;结构的改进。(pn结--异质结--双异质结--量子阱) 5、目前, AlGaAs (填材料)适用于高亮度红光和红外LED。AlGaInP 适用于高亮度红、橙、黄及黄绿LED。 GaInN 适用于高亮度深绿、蓝、紫和紫外LED。 三_——LED.PPT 在半导体中电子分布须遵循哪些基本原则和规则? (1)最低能量原理:先填充低能级轨道,使原子系统能量最低; (2)泡利不相容原理:每个轨道最多容纳两个自旋相反的两个电子; (3)洪德规则:能级简并的轨道上,电子尽可能自旋平行地分占不同的轨道;全填满、半填满和全空状态比较稳定。 直接带隙和间接带隙半导体有哪些区别?并分别给出一个实际的例子。 (1)直接带隙:(a)价带极大值和导带极小值都位于k空间的原点;(b)价带的电子跃迁到导带时,只要求能量的改变,而电子的准动量不发生变化,称为直接跃迁(c)直接跃迁对应的半导体材料称为直接禁带半导体。 例子:GaAs,GaN,ZnO (2)间接带隙:(a)价带的极大值和导带的极小值不位于k空间的原点上;(b)价带的电子跃迁到导带时,不仅要求电子的能量要改变,电子的准动量也要改变,称为间接跃迁;(c)间接跃迁对应的半导体材料称为间接禁带半导体。 例子:Si,Ge 3、什么是直接跃迁和间接跃迁?他们有哪些区别? (1)价电子跃迁到导带时只要求能量改变而准动量不变,称为直接跃迁; 价电子跃迁到导带时,能量和准动量同时发生变化,称为间接跃迁。 (2)区别:(a)间接跃迁准动量也发生变化; (b)单纯的光跃迁过程是直接跃迁,效率高; (c)间接跃迁必须有声子参与,使能量守恒,故发生概率要小的多。 4、电子和空穴在允带能级上的分布遵守费米—狄拉克分布。能量为E能级电子占据的几率为 。 1、白炽灯的发光效率是8~15 lm/ W左右,普通T-8卤素荧光灯光效可达40lm/ W,T-5高效荧光灯可以达到 80 lm/ W ,LED光效可达200lm/w。 2、电子和空穴复合可分为二类:一是伴随着光的辐射的复合,称为:辐射复合。一类是不伴随光的辐射,称为非辐射复合 。 3、两种发光的复合,一种发射的光是多方向的,称为自发辐射,一种发射的光方向一致,称为受激辐射。 4、电致发光的定义? 答:是某些物质受到外界电场作用而发光,也就是电能转化为光能的过程。 LED芯片的基本结构包含哪些功能层(用示意图表示),各功能层的具体作用是什么? 答:衬 底:支撑成长的单晶薄膜,厚度约300~500um; 掺 杂:掺入P(N)型材料,改变磊晶层中主要导电载流子空穴(电子)的浓度; 发光层:发光区,电子与空穴结合; 缓冲层:缓冲外延层与衬底之间因晶格差异造成的缺陷。(图p35_ppt) 用能带理论解释LED发光的基本原理。并给出相应的能带图。并说明LED的发光波长是由什么决定的,给出相应的数学表达式。 答:能带解释:半导体中的电子能态分为导带与价带,二者之间由禁带隔开。处于导带中的电子可自由移动,称为自由电子;处于价带中的电子称为价电子,不能移动。当价电子得到足够的能量离开价带时就形成称为空穴的电子空位,空穴可以在价带中移动,形成电荷量为+e。当半导体中导带电子密度大于价带空穴密度,称为n型半导体,反之为p型。N型与p型接触,形成p_n结。 当对p_n结施加正向偏压时,由于势垒高度降低,价带空穴由p区注入结取,导带电子由n区注入结区,二者复合发光。发光波长由禁带宽度决定。(p47_ppt) 什么是双异质结?画出相应的能带示意图,它对LED有什么影响?为什么? 答:由宽带隙的n型和p型半导体夹一层窄带隙半导体构造的,在激活区两侧两种半导体的交接

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