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1993年,第一只蓝光LED出现,1996年,第一只白光LED出现,使得LED的色彩在整个可见光的范围内都得以实现。制造白光LED的最常用的方法是在蓝光LED芯片的表面上涂覆一层黄色荧光粉(YAG:Ce3+)。随着蓝光LED发光效率的不断提高,使白光LED的应用领域,从传统的指示领域向照明领域转移,将取代白炽灯(Incandescent Lamp)和荧光灯(Fluorescent Lamp)成为第四代光源。正因如此,使得功率型LED的研究成为热点。
本论文对功率型LED的电学特性做了较为深入的探讨,其中的主要工作概括如下:
(1)在LED电极欧姆接触中,载流子在金属电极和半导体间有不同的传输机制,通过载流子在金属半导体界面传输机制的模拟,讨论了界面介质层及其势垒对器件串联电阻和漏电流的影响,得到介质层电阻比起LED的串联电阻小的多,可以忽略不计;但是随着器件的老化,介质层及其所含的缺陷会产生相当大的漏电流,使器件的可靠性和稳定性下降,也为LED的失效机理提供了理论依据。
(2)通过分析影响电子溢出的因素,建立多量子阱的物理模型,得到溢出电流表达式;考虑了外加电压与极化效应对溢出电流的影响,认为极化效应使能带弯曲,电子溢出量子阱,溢出电流大幅度增加;也考虑了LED散热和载流子屏蔽效应对溢出电流的影响;并为减小溢出电流提供了思路。
LED要成功走向照明领域,其封装是最后一个环节。本论文介绍了LED的封装流程、荧光粉以及色彩学的相关知识,对大功率白光LED的封装进行了深入探讨,从散热和出光角度分析了如何优化封装结构,并从产业化的角度阐述了大功率LED的发展方向。