LED辞典

文章摘要：发光二极管(Light Emitting Diode,简称LED)?是一种藉外加电压激发电子而放射出光(电能→光)的光电半导体组件。发光现象属半导体中的直接发光(没有第三质点的介入)。整个发光现象可分为三个过程(直接发光)：价电带的电子受外来的能量(顺向偏压)，被激发至导电带，并 同时于价电带遗留一个电洞，形成电子-电洞对。 受激发的电子于导电带中，与其它质点碰撞(散射)，损失部份能量，而接近导电带边缘。 一旦导电带边缘的电子于价电带觅得电洞时，电子即从导电带边缘，经由陷阱中心(释放热能)或发光中心(释放光能)，回到价电带与电洞复合，电子-电洞对消 失。因为LED主要是电子经由发光中心与电洞复

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　　发光二极管(Light Emitting Diode,简称LED)?

　　是一种藉外加电压激发电子而放射出光(电能→光)的光电半导体组件。发光现象属半导体中的直接发光(没有第三质点的介入)。整个发光现象可分为三个过程(直接发光)：

　　价电带的电子受外来的能量(顺向偏压)，被激发至导电带，并 同时于价电带遗留一个电洞，形成电子-电洞对。 受激发的电子于导电带中，与其它质点碰撞(散射)，损失部份能量，而接近导电带边缘。 一旦导电带边缘的电子于价电带觅得电洞时，电子即从导电带边缘，经由陷阱中心(释放热能)或发光中心(释放光能)，回到价电带与电洞复合，电子-电洞对消 失。

　　因为LED主要是电子经由发光中心与电洞复合而发光，所以是一种微细的固态光源，不但体积小、寿命长、驱动电压低、反应速率快、耐震性特佳，而且能够配合轻、薄和小型化之应用设备的需求，成为日常生活中十分普遍的产品。

　　利用各种化合物半导体材料及组件结构之变化，设计出不同的LED。依其发光波长分为可见光、不可见光(红外光、紫外光)。

　　可见光：有红、橙、黄、绿、蓝、紫等各种颜色，主要以显示用 途为主。又以亮度1烛光 (cd) 作为一般亮度和高亮度之分界点。一般亮度LED广泛应用于各种室内显示用途；高亮度LED则适合于户外显示，如：汽车第三煞车灯、户外信息看板和交通号志 等。 不可见光：短波长红外光可作为红外线无线通讯使用；长波长红外光则使用在中、短距离光纤通讯上，作为光通讯用光源。

　　使用的材料基本上已大致决定LED所释出的波长，其中，适合制作1000mcd以上之高亮度LED的材料，由长波长而短波长，分别为AlGaAs（砷化铝镓）、AlGaInP（磷化铝铟镓）及GaInN（氮化铟镓）等。

　　AlGaAs（砷化铝镓）适合于制造高亮度红光及红外线 LED，主要以液相磊晶(LPE)法进行量产，使用双异质接面构造(DH)为主，但因为须制作AlGaAs基板，技术的困难度很高，故投资开发的厂商较 少。 AlGaInP（磷化铝铟镓）适合于高亮度红、橘、黄及黄绿光LED，主要以金属有机气相磊晶(MOVPE)法进行量产，使用双异质接面(DH)及量子井 (QW)构造，效率更为提高。且由于AlGaInP红光LED在高温与高湿环境下，其寿命试验结果优于AlGaAs红光LED，未来有成为红光LED主流 的趋势。

　　GaInN（氮化铟镓）适合于高亮度深绿、蓝、紫及紫外光 LED，以高温的金属有机气相磊晶(MOVPE)法进行量产，也采用双异质接面 (DH)及量子井(QW) 构造，效率比前述的 AlGaAs、AlGaInP 更高。全球各大厂均已积极投入相关材料组件技术之研发，并有所突破。

　　白光LED，乃是日本日亚公司利用蓝光LED加上黄色萤光材料构成的，其光电转换效率于 1998年4月已提升至15流明/瓦，比传统灯泡略高，若以常见照明灯具之开发历程来看，白光LED极有机会成为未来于照明产业之明星产品。

　　LED设计之初，主要是利用于家用电器品显示器，广告看板或装饰用。但由于其具有固定波长及操作方便等特点，已逐渐利用于植物生产研究上。1987年开始有学者利用LED固定波长特性，应用在植物向地性，型态改变及病害发生上的研究。日本千叶大学古在（Kozai）教授研究室将其应用在组织瓶苗的生产研究上。预计未来在光研究上将有极大应用价值。当然，目前LED亮度和价格仍未达实用化阶段，不过，由于极具市场潜力，各方面研究正急速的展开，LED势必成为提供植物生长的新兴光源。

　　外延片生长 外延生长的基本原理是，在一块加热至适当温度的衬底基片（主要有红宝石和SiC两种）上，气态物质In,Ga,Al,P有控制的输送到衬底表面，生长出特定单晶薄膜。目前LED外延片生长技术主要采用有机金属化学气相沉积方法。

　　MOCVD金属有机物化学气相淀积（Metal- OrganiCChemicalVaporDeposition，简称 MOCVD）， 1968年由美国洛克威尔公司提出来的一项制备化合物半导体单品薄膜的新技术。该设备集精密机械、半导体材料、真空电子、流体力学、光学、化学、计算机多 学科为一体，是一种自动化程度高、价格昂贵、技术集成度高的尖端光电子专用设备，主要用于GaN（氮化镓）系半导体材料的外延生长和蓝色、绿色或紫外发光 二极管芯片的制造，也是光电子行业最有发展前途的专用设备之一。

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