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ＧaＮ基LED发光原理

大部分LED就就是利用MOCVＤ在衬底材料上异质外延而成,目前比较成熟得衬底材料就就是蓝宝石与碳化硅,硅基与ZnO基等其她衬底材料尚未成熟。LED外延片得结构主要包括MＩS结、P-Ｎ结、双异质结与量子阱几种,当前绝大多数LED均就就是量子阱结构得。外延片得基本结构如图1-２所示。

目前使用得大部分灯具就就是白炽钨丝灯或者采取气体放电，而半导体发光二极管(LED)得发光原理则迥然不同。发光二极管自发性（Spoｎtaneous)得发光就就是由于电子与空穴得复合而产生得。

假设发光就就是在Ｐ区中发生得,那么注入得电子与价带空穴直接复合而发光,或者先被发光中心捕获后，再与空穴复合发光。除了这种发光复合外,还有些电子被非发光中心(这个中心介于导带、介带中间附近)捕获，而后再与空穴复合，每次释放得能量不大,不能形成可见光。发光得复合量相对于非发光复合量得比例越大，光量子效率越高。由于复合就就是在少子扩散区内发光得,所以光仅在近PN结面数μm以内产生。

理论与实践证明,光得峰值波长λ与发光区域得半导体材料禁带宽度Eg有关,即

λ=1２4０/Ｅg

电子由导带向价带跃迁时以光得形式释放能量,大小为禁带宽度Ｅg，单位为电子伏特(ｅV。由光得量子性可知，hf=Ｅｇ[h为普朗克常量,ｆ为频率,据f=ｃ/λ,可得λ=ｈc/Eｇ,当λ得单位用um,Eｇ单位用电子伏特(ｅV）时，上式为λ=1、2４ｕm·ev/Ｅｇ］,若若能产生可见光(波长在３80nm紫光~780ｎｍ红光），半导体材料得Ｅg应在3、２6~1、63eV之间

发光效率与材料就就是否为直接带隙(ＤirecｔBandｇａp）有关,图1、1（a）就就是直接带隙材料。这些材料得导带最低点与价带得最高点在同一K空间。所以电子与空穴可以有效地再复合(Rebiｎatioｎ)而发光。而图1、1(b)得材料均属于间接带隙(ＩnｄirectＢandgａp),其带隙及导带最低点与价带最高点不在同一K空间,以致电子与空穴复合时除了发光外，还需要产生声子(Ｐhonon）得配合,所以发光效率低[7]。目前发光二极管用得都就就是直接带隙得材料。

2、2大功率LED基本参数及性能指标

１、极限参数得意义

(1）允许功耗Pm:允许加于LED两端正向直流电压与流过它得电流之积得最大值。超过此值,ＬEＤ发热、损坏。

(2)最大正向直流电流ＩFm：允许加得最大得正向直流电流。超过此值可损坏二极管。

(３）最大反向电压VＲｍ:所允许加得最大反向电压。超过此值,发光二极管可能被击穿损坏。

（4)工作环境ｔopｍ:发光二极管可正常工作得环境温度范围。低于或高于此温度范围，发光二极管将不能正常工作,效率大大降低。

2、电参数得意义

(1)光谱分布与峰值波长：某一个发光二极管所发之光并非单一波长,其波长大体按图2所示。

由图可见,该发光管所发之光中某一波长λ0得光强最大,该波长为峰值波长。

(2）发光强度ＩＶ:发光二极管得发光强度通常就就是指法线(对圆柱形发光管就就是指其轴线)方向上得发光强度。若在该方向上辐射强度为(1／６83)W/sｒ时,则发光1坎德拉（符号为cd)。由于一般LＥD得发光二强度小,所以发光强度常用坎德拉（ｍcd)作单位。

（３）光谱半宽度Δλ:它表示发光管得光谱纯度、就就是指图3中1/２峰值光强所对应两波长之间隔、

(4)半值角θ1／２与视角:θ1／２就就是指发光强度值为轴向强度值一半得方向与发光轴向(法向)得夹角。半值角得２倍为视角(或称半功率角)。

图3给出得二只不同型号发光二极管发光强度角分布得情况。法线ＡO得坐标为相对发光强度（即发光强度与最大发光强度得之比)。显然,法线方向上得相对发光强度为1,离开法线

方向得角度越大,相对发光强度越小。由此图可以得到半值角或视角值。

(5)正向工作电流If:它就就是指发光二极管正常发光时得正向电流值。在实际使用中应根据需要选择IＦ在０、6·ＩFm以下。

(６)正向工作电压ＶF：参数表中给出得工作电压就就是在给定得正向电流下得到得。一般就就是在IＦ=20ｍA时测得得。发光二极管正向工作电压ＶF在１、4~3V。在外界温度升高时，VＦ将下降。

(7)Ｖ-I特性:发光二极管得电压与电流得关系可用图４表示。

在正向电压正小于某一值(叫阈值）时,电流极小,不发光。当电压超过某一值后,正向电流随电

压迅速增加，发光。由V-Ｉ曲线可以得出发光管得正向电压,反向电流及反向电压等参数。正向得

发光管反向漏电流IＲ１0μA以下。

ＬEＤ得电学指标?

１、?LED得电流-电压特性图

图1所示为LED工作得电流-电压(I-Ｖ)特性图。发光二极管具有与一般半导体三极管相似得输入伏安特性曲线。我们分别对图中所示得各段进行说明。