1、LED的封装、检测与应用,LED的发光原理,,LED的发光原理,LED的发光材料 LED的发光材料主要为-族化合物半导体。,LED发光材料及相应应用领域,,LED的发光原理,-族化合物所含元素,,LED的发光原理,相关理论 半导体单晶能带理论。 需要掌握的概念： 能带的概念； 价带、导带与禁带的概念； 如何有效半导体的导电性能？ 载流子的复合方式。,,LED的发光原理,1、能带的形成 （1）单晶体中外层电子的公有化运动 单个原子核外电子运动的不同状态形成相应的能级。在单晶体中，原子周期性紧致排列，每一个原子核的外层电子会受到周围其他原子核的共同作用，从而形成外层电子的公有化运动。,红色原子核的
2、外层电子也会受到周围其他原子核的吸引，形成外层电子的公有化运动。,,LED的发光原理,（2）能带 单晶中外层电子的共有化运动状态所对应的能级与单个孤立原子中外层电子的能级相对应，这样，单晶中就有多个电子处在同一能级上。但是，同一能级最多容纳2个电子，所以能级就会发生分裂，分裂成能量具有细微差别的许多能级，从而可以容纳多个电子。 能带即能量密集区域，它是由能量具有细微差别的许多能级组成。,孤立原子能级,4立原子组合成晶体的能带图,,LED的发光原理,（3）价带、导带与禁带价带：在孤立原子中，电子是从低能级向高能级依次向上填满。在单晶中，被填满的能带分裂的能级称为满带。满带受原子核的束缚较强，最上
3、层满带也称为价带。导带：在满带上方，具有一系列空的能带。原子核对位于空带上的电子作用微弱，故也称自由电子。最下层空带也称为导带。禁带：在价带和导带之间没有能带存在，这部分区域称为禁带。禁带宽度用Eg表示。,,LED的发光原理,2、如何有效地改变半导体的导电性能？ 在半导体中掺入其它元素，形成P型或n型区域，可以有效改变半导体的导电性能。,,LED的发光原理,3、复合,,LED的发光原理,LED的发光过程 普通二极管的工作原理 LED发光原理 LED发光的颜色由什么决定？,,LED的发光原理,1、普通二极管的工作原理 P区多子空穴和N区多子空穴由于浓度差异向对方区域扩散，在PN结附近复合，并形成
4、势垒；势垒形成内建电场，形成少子的漂移运动，阻碍扩散运动。扩散与漂移在宏观上平衡。在外加正向偏压下，扩散与漂移平衡被打破，扩散占主导地位，形成扩散电流。,,LED的发光原理,2、LED发光原理,LED芯片层次复杂，一些复合型层次能够在芯片的半导体材料能级中形成量子阱。量子阱相当于很深的能级，能够捕获电子和空穴。量子阱也可以等效于一个复合中心。在未加外场时，由于势垒作用，阻止N区电子和P区空穴进入量子阱区域。加正向电场后，N区电子和P区空穴顺利进入量子阱区域，进行复合。,,LED的发光原理,3、LED发光的颜色由什么决定？ LED发光的颜色由半导体的种类决定。不同种类的半导体具有不同的禁带宽度。 要改变LED的发光颜色，可以通过掺入其它元素来改变Eg值。 例如：纯GaN材料发出的是近紫外光，掺入InN可以减小Eg值，从而使芯片发蓝光。,
