LED芯片的重要參數及兩種結構分析

LED芯片是半導體發光器件LED的核心部件(LED燈)，LED發光的原理主要在于LED芯片的P-N結。一般來說，半導體晶片由兩部分組成，一部分是P型半導體，在它里面空穴占主導地位，另一端是N型半導體，在這邊主要是電子。但這兩種半導體連接起來的時候，它們之間就形成一個P-N結(LED電視)。

當電流通過導線作用于這個晶片的時候，電子就會被推向P區，在P區里電子跟空穴復合，然后就會以光子的形式發出能量而光的波長也就是光的顏色，是由形成P-N結的材料決定的(LED顯示器)。

LED芯片主要由砷(AS)、鋁(AL)、鎵(Ga)、銦(IN)、磷(P)、氮(N)、鍶(Si)這幾種元素中的若干種組成，主要材料為單晶硅。

如下圖所示為一種簡單的LED芯片

LED芯片

LED芯片的分類

用途：根據用途分為大功率led芯片、小功率led芯片兩種;

顏色：主要分為三種：紅色、綠色、藍色(制作白光的原料);

形狀：一般分為方片、圓片兩種;

大小：小功率的芯片一般分為8mil、9mil、12mil、14mil等

LED芯片結構介紹

不同LED芯片，其結構大同小異，有外延用的芯片基板( 藍 寶石基板、碳化硅基板等) 和摻雜的外延半導體材料及透明金屬電極等構成。如下圖所示為LED單電極芯片與LED雙電極芯片結構示意圖

LED單電極芯片與LED雙電極芯片結構示意圖

LED芯片特點

(1)四元芯片，采用MOVPE工藝制備，亮度相對于常規芯片要亮。

(2)信賴性優良。

(3)應用廣泛。

(4)安全性高。

(5)壽命長。

LED芯片的重要參數

1.正向工作電流If：

它是指發光二極體正常發光時的正向電流值。在實際使用中應根據需要選擇IF在0.6·IFm以下。

2.正向工作電壓VF：

參數表中給出的工作電壓是在給定的正向電流下得到的。一般是在IF=20mA時測得的。發光二極體正向工作電壓VF在1.4～3V。在外界溫度升高時，VF將下降。

3.V-I特性：

發光二極體的電壓與電流的關系，在正向電壓正小于某一值(叫閾值)時，電流極小，不發光。當電壓超過某一值后，正向電流隨電壓迅速增加，發光。

4.發光強度IV：

發光二極體的發光強度通常是指法線(對圓柱形發光管是指其軸線)方向上的發光強度。若在該方向上輻射強度為(1/683)W/sr時，則發光1坎德拉(符號為cd)。由于一般LED的發光二極管強度小，所以發光強度常用燭光(坎德拉, mcd)作單位。

5.LED的發光角度：

-90°- +90°

6.光譜半寬度Δλ:

它表示發光管的光譜純度。

7.半值角θ1/2和視角：

θ1/2是指發光強度值為軸向強度值一半的方向與發光軸向(法向)的夾角。

8.全形：

根據LED發光立體角換算出的角度，也叫平面角。

9.視角：

指LED發光的最大角度，根據視角不同，應用也不同，也叫光強角。

10.半形：

法向0°與最大發光強度值/2之間的夾角。嚴格上來說，是最大發光強度值與最大發光強度值/2所對應的夾角。LED的封裝技術導致最大發光角度并不是法向0°的光強值，引入偏差角，指得是最大發光強度對應的角度與法向0°之間的夾角。

11.最大正向直流電流IFm：

允許加的最大的正向直流電流。超過此值可損壞二極體。

12.最大反向電壓VRm：

所允許加的最大反向電壓即擊穿電壓。超過此值，發光二極體可能被擊穿損壞。

13.工作環境topm:

發光二極體可正常工作的環境溫度范圍。低于或高于此溫度范圍，發光二極體將不能正常工作，效率大大降低。

14.允許功耗Pm:

允許加于LED兩端正向直流電壓與流過它的電流之積的最大值。超過此值，LED發熱、損壞。

總結

我們知道，LED芯片的主要功能是：可以直接把電轉化為光，它可以說是LED的心臟。本文簡單介紹了LED芯片的基礎知識即：LED芯片的分類、結構、特點以及重要參數等內容。