发光二极管发光原理及特性_信息与通信_工程科技_专业资料

发光二极管( LED)的发光原理及特性 半导体材料 为了方面讨论方便起见，我们先复爿螳有关半导体材料的知识。大家知道，我们周围的 一切物质按照导电能力的大小可以分为导体、半导体和绝缘体三大类。能导电的叫导体；不 能导电的叫绝缘体； 导电能力介于导体和绝缘体之间的叫半导体， 半导体的电导率在厘米之 间。 半导体之所以有泛的用途，足因为它的导电性能具有以 r 两个显著的特点。和纯净的半 导体内掺人不同类型的杂质，可以彤成导电类型不同的半导体。例如掺杂价的施主杂质，得 到型半导体；掺杂价的受土杂质，贴片钽电容得到型半导体。型材料中参与导电的载流子为 电子， 在型材料中参与导电的载流子为卒穴。 半导体电阻率的变化受杂质含量多少的影响很 大，例如半导体硅只要含有亿分之一的硼，其电阻率就会下降到原来的千分之一。 一般地，半导体材料必须先提纯，然后通过严格控制的掺杂，加入不同类型前杂质，才 能制作出合格的中导体器件。 半导体的许多电参数受外界条件的影响很大。 例如当温度升高或受光照射后， 它的性能将发 生改变，电阻率下降，T491C476K006AT 势垒降低。 半导体材料的种类很多， 按其化学成分的不同， 呵以分为元素半导体和化合物半导体两 人类。

1 元素半导体 仅由单一元素组成的半导体材料，称为元素半导体。元素半导体在 元素周期表中的位置.震中用粗线围起来的元素组成的物质都可以算作兀素半导体。2 L 珏皿 驱动芯尸 T 住厦理与电路设元素半导体仅由一种元素组成。 日前品常用的、 最典型的兀素半 导体仃锗、硅和硒二极管发光，它们的制作 I 艺成熟、应用广泛、贴片钽电容产最高。半导体业中有着 广泛的应用。早期的半导体器件人多是用锗制成的，这和对它的研究较早、制作较易，艺成 熟有戈。锗的缺点是禁带宽度 E.较小为 0.75eV，不适宜制作大功率器件；其次，锗的表面 不像硅那样容易形成一层既可保护体内，又可利用光刻实现杂质选择扩散的_氧化硅层；最 后，锗是一种稀有元素，蟓材料稀缺，所以今天矿逐步被硅所取代。 硅：与锗相比，硅的熔点为 1 420'C，比锗、南，其禁特宽度最比锗大，为载流于迁移 率比锗低。作为半导体材料，KEMET 钽电容硅有许多优点：禁带宽度人，适宜做耐高温、 耐辐射的器件二极管发光，硅器件的温度稳定性比锚器什的要高；其次，硅的表面容易生成一层二氧化 硅膜，叮以有效保护器件的内部结构，同时又可阻挡杂质的侵入，从而为应用外短艺做硅下 面晶体管和集成电路创造了有利条件。

硒：占足-种光电半导体材料，既可以制造整流器和太阳能电池，又叫用在干印装置 和摄像机中。由于硒是一种稀有物质，加之同响的缺点，所以日前应用不是很广。 化合物半导体化赍物半导体由两种或两种以上的物质化台而成， 它的特点是材料品种繁 多，成分和结构复杂，制作单晶相对比较困难。贴片钽电容化台物半导体是前半导体材料研 究的重点，发展出很快。它是制作 LED 的重要基石，制造 LED 时要用到各式各样的化合物半 导体。 制造 LED 和制造平面晶体管、集成电路一样，旨先需要生成衬底（或称基片） ，然后在 衬底-利用外延方法（例如液相外延、气相外延、分子束外延或金属有机物化学气相淀积外 延等）制成 PN 结，再经过芯片制造、封装等工艺，最肝制成一个合格的 LED。LED 的衬底 材料和外延材料都要用到化合物半导体。 对于 LED 衬底所用的材料，要求其结构特性好（即与外延材料的品格结构相近） ，界面 特陆好，有利丁外延材料牛 K 等。日前 LED 的衬底材料有：监宝石(Al2。 。)、碳化硅、硅、 氯化镓、砷化镓等。 在制戒衬底以后，耍在衬底 r 外延生成 PN 结，这是制造 LED 的项重要 T 艺过程。