精品半导体器件论文.doc

发光二极管发光二极管light-emitting diode）简称为LED在半导体p-n结或与其类似结构上通以正向电流时，能发射可见或非可见辐射的半导体发光器件。发光二极管的核心部分是由P型半导体和N型半导体组成的晶片，在P型半导体和N型半导体之间有一个过渡层，称为PN结。在某些半导体材料的PN结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。PN结加反向电压，少数载流子难以注入，故不发光。这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管，通称LED。 当它处于正向工作状态时（即两端加上正向电压），电流从LED阳极流向阴极时，半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线，光的强弱与电流有关。常用的是发红光、绿光或黄光的二极管。它的基本结构是一块电致发光的半导体材料，置于一个有引线的架子上，然后四周用环氧树脂密封，起到保护内部芯线的作用，所以LED的抗震性能好。 A.按发光管发光颜色分成红色、橙色、绿色（又细分黄绿、标准绿和纯绿）、蓝光等。另外，有的发光二极管中包含二种或三种颜色的芯片。根据发光二极管出光处掺或不掺散射剂、有色还是无色，上述各种颜色的发光二极管还可分成有色透明、无色透明、有色散射和无色散射四种类型。散射型发光二极管不适合做指示灯用。 B.按发光管出光面特征分为圆灯、方灯、矩形、面发光管、侧向管、表面安装用微型管等。圆形灯按直径分为φ2mm、φ4.4mm、φ5mm、φ8mm、φ10mm及φ20mm等。由半值角大小可以估计圆形发光强度角分布情况。 C.从发光强度角分布图来分有三类： 高指向性：一般为尖头环氧封装，或是带金属反射腔封装，且不加散射剂。半值角为5°～20°或更小，具有很高的指向性，可作局部照明光源用，或与光检出器联用以组成自动检测系统。 标准型：通常作指示灯用，其半值角为20°～45° 散射型：这是视角较大的指示灯，半值角为45°～90°或更大，散射剂的量较大。 D. 按发光二极管的结构分有全环氧包封、金属底座环氧封装、陶瓷底座环氧封装及玻璃封装等结构。 E. 按发光二极管的结构分有全环氧包封、金属底座环氧封装、陶瓷底座环氧封装及玻璃封装等结构。 F. 按发光强度和工作电流分有普通亮度的LED（发光强度小于10mcd）；超高亮度的LED（发光强度大于100mcd）；把发光强度在10～100mcd间的叫高亮度发光二极管。一般LED的工作电流在十几mA至几十mA，而低电流LED的工作电流在2mA以下（亮度与普通发光管相同）。 三、LED的特定 发光二极管(LED)作为第三代半导体照明光源。这种产品具有很多梦幻般优点： 1) 光效率高：光谱几乎全部集中于可见光频率，效率可以达到50%以上。而光效差不多的白炽灯可见光效率仅为10%-20%。 2) 光线质量高：由于光谱中没有紫外线和红外线，故没有热量，没有辐射，属于典型的绿色照明光源。 3) 能耗小：单体功率一般在0.05-1w，通过集群方式可以量体裁衣地满足不同的需要，浪费很少。以其作为光源，在同样亮度下耗电量仅为普通白炽灯的1/8-10。 4) 寿命长：光通量衰减到70%的标准寿命是10万小时。一个半导体灯正常情况下可以使用50年，即使长命百岁的人，一生最多也就用2只灯。 5) 可靠耐用：没有钨丝、玻壳等容易损坏的部件，非正常报废率很小，维护费用极为低廉。 6) 应用灵活：体积小，可以平面封装，易开发成轻薄短小的产品，做成点、线、面各种形式的具体应用产品。 7) 安全：单位工作电压大致在1.5-5v之间。 8) 绿色环保：废弃物可回收，没有污染，不像荧光灯一样含有汞成分。 9) 响应时间短：适应频繁开关以及高频运作的场合。 影响LED产业发展最重大的变化，是高亮度白光LED的发明。自1997年白光LED发明后，专家对白光LED进入普通照明领域的可能进行了研究。作为光源，LED优势体现在三个方面：节能、环保和长寿命。LED不依靠灯丝发热来发光，能量转化效率非常高，理论上可以达到白炽灯10%的能耗，相比萤光灯，LED也可以达到50%的节能效果。美国能源部有一个类似的预测，到2010年美国一半的白炽灯如果由LED取代的话，仅节约的电费就达到350亿美元。在使用寿命方面，LED采用固体封装，结构牢固，寿命达10万小时，是萤光灯的10倍，白炽灯的100倍。在环保方面，用LED交替萤光灯，避免了萤光灯管破裂外溢汞的危险 四、LED的产业现状 我国LED产业结构上下游不均衡。在这一轮金融危机引发的LED产业变局中，上游企业受到的冲击小于下游企业。 LED产业具有典型的不均衡产业链结构，LED产业链大致可分为五部分：原材料；LED上游产业；LED中游产业；LED下游产业；测试仪器和生产设备