led的原理及用途

　　LED（Light Emitting Diode），發(fā)光二極管，簡稱LED,，是一種能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)化為可見光的固態(tài)的半導(dǎo)體器件，它可以直接把電轉(zhuǎn)化為光。LED的心臟是一個半導(dǎo)體的晶片，晶片的一端附在一個支架上，一端是負(fù)極，另一端連接電源的正極使整個晶片被環(huán)氧樹脂封裝起來。半導(dǎo)體晶片由兩部分組成，一部分是P型半導(dǎo)體，在它里面空穴占主導(dǎo)地位，另一端是N型半導(dǎo)體，在這邊主要是電子。但這兩種半導(dǎo)體連接起來的時候，它們之間就形成一個“P-N結(jié)”。當(dāng)電流通過導(dǎo)線作用于這個晶片的時候，電子就會被推向P區(qū)，在P區(qū)里電子跟空穴復(fù)合，然后就會以光子的形式發(fā)出能量，這就是LED發(fā)光的原理。而光的波長也就是光的顏色，是由形成P-N結(jié)的材料決定的。 它是一種通過控制半導(dǎo)體發(fā)光二極管的顯示方式，用來顯示文字、圖形、圖像、動畫、行情、視頻、錄像信號等各種信息的顯示屏幕。由于具有容易控制、低壓直流驅(qū)動、組合后色彩表現(xiàn)豐富、使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于城市各工程中、大屏幕顯示系統(tǒng)。LED可以作為顯示屏，在計(jì)算機(jī)控制下，顯示色彩變化萬千的視頻和圖片。 LED是一種能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)化為可見光的半導(dǎo)體。

　　LED外延片工藝[2]流程：

　　近十幾年來,為了開發(fā)藍(lán)色高亮度發(fā)光二極管，世界各地相關(guān)研究的人員無不全力投入。而商業(yè)化的產(chǎn)品如藍(lán)光及綠光發(fā)光二級管LED及激光二級管LD的應(yīng)用無不說明了III－V族元素所蘊(yùn)藏的潛能。在目前商品化LED之材料及其外延技術(shù)中，紅色及綠色發(fā)光二極管之外延技術(shù)大多為液相外延成長法為主，而黃色、橙色發(fā)光二極管目前仍以氣相外延成長法成長磷砷化鎵GaAsP材料為主。

　　一般來說，GaN的成長須要很高的溫度來打斷NH3之N-H的鍵解，另外一方面由動力學(xué)仿真也得知NH3和MO Gas會進(jìn)行反應(yīng)產(chǎn)生沒有揮發(fā)性的副產(chǎn)物。

　　LED外延片工藝流程如下：

　　襯底 - 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) - 緩沖層生長 - N型GaN層生長 - 多量子阱發(fā)光層生 - P型GaN層生長 - 退火 - 檢測（光熒光、X射線） - 外延片

　　外延片- 設(shè)計(jì)、加工掩模版 - 光刻 - 離子刻蝕 - N型電極（鍍膜、退火、刻蝕） - P型電極（鍍膜、退火、刻蝕） - 劃片 - 芯片分檢、分級

　　具體介紹如下： 固定：將單晶硅棒固定在加工臺上。 切片：將單晶硅棒切成具有精確幾何尺寸的薄硅片。此過程中產(chǎn)生的硅粉采用水淋，產(chǎn)生廢水和硅渣。 退火：雙工位熱氧化爐經(jīng)氮?dú)獯祾吆?，用紅外加熱至300~500℃，硅片表面和氧氣發(fā)生反應(yīng)，使硅片表面形成二氧化硅保護(hù)層。 倒角：將退火的硅片進(jìn)行修整成圓弧形，防止硅片邊緣破裂及晶格缺陷產(chǎn)生，增加磊晶層及光阻層的平坦度。此過程中產(chǎn)生的硅粉采用水淋，產(chǎn)生廢水和硅渣。 分檔檢測：為保證硅片的規(guī)格和質(zhì)量，對其進(jìn)行檢測。此處會產(chǎn)生廢品。 研磨：用磨片劑除去切片和輪磨所造的鋸痕及表面損傷層，有效改善單晶硅片的曲度、平坦度與平行度，達(dá)到一個拋光過程可以處理的規(guī)格。此過程產(chǎn)生廢磨片劑。 清洗：通過有機(jī)溶劑的溶解作用，結(jié)合超聲波清洗技術(shù)去除硅片表面的有機(jī)雜質(zhì)。此工序產(chǎn)生有機(jī)廢氣和廢有機(jī)溶劑。 RCA清洗：通過多道清洗去除硅片表面的顆粒物質(zhì)和金屬離子。具體工藝流程如下： SPM清洗：用H2SO4溶液和H2O2溶液按比例配成SPM溶液，SPM溶液具有很強(qiáng)的氧化能力，可將金屬氧化后溶于清洗液，并將有機(jī)污染物氧化成CO2和H2O。用SPM清洗硅片可去除硅片表面的有機(jī)污物和部分金屬。此工序會產(chǎn)生硫酸霧和廢硫酸。 DHF清洗：用一定濃度的氫氟酸去除硅片表面的自然氧化膜，而附著在自然氧化膜上的金屬也被溶解到清洗液中，同時DHF抑制了氧化膜的形成。此過程產(chǎn)生氟化氫和廢氫氟酸。 APM清洗： APM溶液由一定比例的NH4OH溶液、H2O2溶液組成，硅片表面由于H2O2氧化作用生成氧化膜（約6nm呈親水性），該氧化膜又被NH4OH腐蝕，腐蝕后立即又發(fā)生氧化，氧化和腐蝕反復(fù)進(jìn)行，因此附著在硅片表面的顆粒和金屬也隨腐蝕層而落入清洗液內(nèi)。此處產(chǎn)生氨氣和廢氨水。 HPM清洗：由HCl溶液和H2O2溶液按一定比例組成的HPM，用于去除硅表面的鈉、鐵、鎂和鋅等金屬污染物。此工序產(chǎn)生氯化氫和廢鹽酸。 DHF清洗：去除上一道工序在硅表面產(chǎn)生的氧化膜。 磨片檢測：檢測經(jīng)過研磨、RCA清洗后的硅片的質(zhì)量，不符合要求的則從新進(jìn)行研磨和RCA清洗。 腐蝕A/B：經(jīng)切片及研磨等機(jī)械加工后，晶片表面受加工應(yīng)力而形成的損傷層，通常采用化學(xué)腐蝕去除。腐蝕A是酸性腐蝕，用混酸溶液去除損傷層，產(chǎn)生氟化氫、NOX和廢混酸；腐蝕B是堿性腐蝕，用氫氧化鈉溶液去除損傷層，產(chǎn)生廢堿液。本項(xiàng)目一部分硅片采用腐蝕A，一部分采用腐蝕B。 分檔監(jiān)測：對硅片進(jìn)行損傷檢測，存在損傷的硅片重新進(jìn)行腐蝕。 粗拋光：使用一次研磨劑去除損傷層，一般去除量在10~20um。此處產(chǎn)生粗拋廢液。 精拋光：使用精磨劑改善硅片表面的微粗糙程度，一般去除量1 um以下，從而的到高平坦度硅片。產(chǎn)生精拋廢液。 檢測：檢查硅片是否符合要求，如不符合則從新進(jìn)行拋光或RCA清洗。 檢測：查看硅片表面是否清潔，表面如不清潔則從新刷洗，直至清潔。

　　包裝：將單晶硅拋光片進(jìn)行包裝。

　　芯片到制作成小芯片之前，是一張比較大的外延片，所以芯片制作工藝有切割這快，就是把外延片切割成小芯片。它應(yīng)該是LED制作過程中的一個環(huán)節(jié)

　　LED晶片的作用：

　　LED晶片為LED的主要原材料，LED主要依靠晶片來發(fā)光。

　　LED晶片的組成：主要有砷(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。

　　LED晶片的分類

　　1、按發(fā)光亮度分：

　　A、一般亮度：R﹑H﹑G﹑Y﹑E等

　　B、高亮度：VG﹑VY﹑SR等

　　C、超高亮度：UG﹑UY﹑UR﹑UYS﹑URF﹑UE等

　　D、不可見光(紅外線)：R﹑SIR﹑VIR﹑HIR

　　E、紅外線接收管：PT

　　F、光電管：PD

　　2、按組成元素分：

　　A、二元晶片(磷﹑鎵)：H﹑G等

　　B、三元晶片（磷﹑鎵﹑砷）：SR﹑HR﹑UR等

　　C、四元晶片(磷﹑鋁﹑鎵﹑銦)：SRF﹑HRF﹑URF﹑VY﹑HY﹑UY﹑UYS﹑UE﹑HE、UG

　　LED晶片特性表：

　　LED晶片型號發(fā)光顏色組成元素波長（nm）晶片型號發(fā)光顏色組成元素波長（nm）

　　SBI藍(lán)色lnGaN/sic 430 HY超亮黃色AlGalnP 595

　　SBK較亮藍(lán)色lnGaN/sic 468 SE高亮桔色GaAsP/GaP 610

　　DBK較亮藍(lán)色GaunN/Gan 470 HE超亮桔色AlGalnP 620

　　SGL青綠色lnGaN/sic 502 UE最亮桔色AlGalnP 620

　　DGL較亮青綠色LnGaN/GaN 505 URF最亮紅色AlGalnP 630

　　DGM較亮青綠色lnGaN 523 E桔色GaAsP/GaP635

　　PG純綠GaP 555 R紅色GAaAsP 655

　　SG標(biāo)準(zhǔn)綠GaP 560 SR較亮紅色GaA/AS 660

　　G綠色GaP 565 HR超亮紅色GaAlAs 660

　　VG較亮綠色GaP 565 UR最亮紅色GaAlAs 660

　　UG最亮綠色AIGalnP 574 H高紅GaP 697

　　Y黃色GaAsP/GaP585 HIR紅外線GaAlAs 850

　　VY較亮黃色GaAsP/GaP 585 SIR紅外線GaAlAs 880

　　UYS最亮黃色AlGalnP 587 VIR紅外線GaAlAs 940

　　UY最亮黃色AlGalnP 595 IR紅外線GaAs 940

　　其它：

　　1、LED晶片廠商名稱：A、光磊（ED） B、國聯(lián)（FPD）C、鼎元（TK）D、華上（AOC）E、漢光（HL） F、AXT G、廣稼。2、LED晶片在生產(chǎn)使用過程中需注意靜電防護(hù)。

　　LED顯示屏分為圖文顯示屏和視頻顯示屏，均由LED矩陣塊組成。圖文顯示屏可與計(jì)算機(jī)同步顯示漢字、英文文本和圖形；視頻顯示屏采用微型計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制，圖文、圖像并茂，以實(shí)時、同步、清晰的信息傳播方式播放各種信息，還可顯示二維、三維動畫、錄像、電視、VCD節(jié)目以及現(xiàn)場實(shí)況。LED顯示屏顯示畫面色彩鮮艷，立體感強(qiáng)，靜如油畫，動如電影，廣泛應(yīng)用于車站、碼頭、機(jī)場、商場、醫(yī)院、賓館、銀行、證券市場、建筑市場、拍賣行、工業(yè)企業(yè)管理和其它公共場所。