光電子技術 精品課程§2 半導體發(fā)光顯 示器件（LED） 示器件（LED）電子科學與技術 精密儀器與光電子工程學院§2 半導體發(fā)光顯示器件（LED） 半導體發(fā)光顯示器件（LED）What is LED? Light emitting diodes, commonly called LEDs, are used for dozens of different applications and are found in all kinds of devices (digital clocks, remote controls, light up watches and tell turned on indicator). Television screen光電子技術精品課程2.1、 2.1、P-N結發(fā)光原理光電子技術精品課程由于少數(shù)載流子在電場作用下能量增加， 這些載流子在同質(zhì)結或異質(zhì)結區(qū)的注入與 復合而產(chǎn)生的發(fā)光叫做結型電致發(fā)光（又 稱注入式電致發(fā)光）。概據(jù)這種發(fā)光現(xiàn)象 制成的發(fā)光器件稱為結型電致發(fā)光顯示器 件。 用P-N結電致發(fā)光原理制成的發(fā)光二極管是 在60年代末得到迅速發(fā)展的。LED是注入 式電致發(fā)光顯示器件的典型。

光電子技術精品課程P-N結發(fā)光原理光電子技術精品課程2.2、LED的伏安特性 2.2、LED的伏安特性120開啟電壓與材料有關，對 于 GaAs 是 1.0V ； GaAs1-xPx 、 Ga1xAlxAs大致是1.5V；發(fā) 紅光的GP是1.8V，發(fā)綠 光的GaP是2.0V。反向 擊 穿 電 壓 一 般 在 -5V 以 上。100I (mA)80 60 40 20 0 1.0 1.5 2.0 2.5U (V)光電子技術精品課程2.3、 2.3、亮度與電流關系自發(fā)輻射情況下 由于存在非輻射復全以及隧道電流在低電流密度下，m=1.3~1.5；在高電流密 度下，擴散電流起支配作用，m≈1。光電子技術精品課程2.4、LED的驅(qū)動 2.4、LED的驅(qū)動（2.4）RL = (U CC ? U F ) / I F光電子技術精品課程2.5、LED光源的特點 2.5、LED光源的特點電壓：LED使用低壓電源，供電電壓在6-24V之間，根據(jù)產(chǎn)品不同而 異，所以它是一個比使用高壓電源更安全的電源，特別適用于公共場 所。 效能：消耗能量較同光效的白熾燈減少80% 適用性：很小led半導體照明，每個單元LED小片是3-5mm的正方形，所以可以制備 成各種形狀的器件，并且適合于易變的環(huán)境 穩(wěn)定性：10萬小時，光衰為初始的50% 響應時間：其白熾燈的響應時間為毫秒級，LED燈的響應時間為納秒 級 對環(huán)境污染：無有害金屬汞 顏色：改變電流可以變色，發(fā)光二極管方便地通過化學修飾方法，調(diào) 整材料的能帶結構和帶隙，實現(xiàn)紅黃綠蘭橙多色發(fā)光。

如小電流時為 紅色的LED，隨著電流的增加，可以依次變?yōu)槌壬?，黃色，最后為綠 色 價格：LED的價格比較昂貴，較之于白熾燈，幾只LED的價格就可以 與一只白熾燈的價格相當，而通常每組信號燈需由上300～500只二 極管構成。光電子技術精品課程2.6、單色光LED 2.6、單色光LED的種類及其發(fā)展歷史 LED的種類及其發(fā)展歷史最早應用半導體P-N結發(fā)光原理制成的LED光源問世于20 世紀60年代初。當時所用的材料是GaAsP，發(fā)紅光 （λ=650nm），在驅(qū)動電流為20毫安時，光通量只有千分 之幾個流明，相應的發(fā)光效率約0.1流明/瓦。 70年代中期，引入元素In和N，使LED產(chǎn)生綠光 （λ=555nm），黃光（λ=590nm）和橙光（λ=610nm）， 光效也提高到1流明/瓦。 到了80年代初，出現(xiàn)了GaAlAs的LED光源，使得紅色 LED的光效達到10流明/瓦。 90年代初，發(fā)紅光、黃光的GaAlInP和發(fā)綠、藍光的 GaInN兩種新材料的開發(fā)成功，使LED的光效得到大幅度 的提高。在2000年，前者做成的LED在紅、橙區(qū) （λ=615nm）的光效達到100流明/瓦，而后者制成的LED 在綠色區(qū)域（λp=530nm）的光效可以達到50流明/瓦。