СВЕТОДИОД

СВЕТОДИОД

     Светодиоды, которые с каждым месяцем всё более вытясняюттрадиционные лампы и КЛЛ, для многих по прежнему остаются загадкой – что это?Как он работает и за счёт чего происходит свечение? На эти вопросы мы и дадимотвт в данной статье. Как известно, светодиод представляет собойполупроводниковый прибор, преобразующий электрический ток в световое излучение.Любой светодиод состоит из полупроводникового кристалла на подложке, корпуса,контактных выводов и линзы. Конструкция классического светодиода показана нарисунке ниже.

     Свечение в светодиодах возникает при рекомбинации электронови дырок в области p-n-перехода. Для обеспечения этого p-n-перехода, то естьконтакта двух полупроводников с разными типами проводимости, приконтактные слоиполупроводникового кристалла легируют разными примесями: по одну сторонуакцепторными, по другую — донорскими. И чем больший ток проходит черезсветодиод, тем он светит ярче, так как с его ростом всё больше электронов идырок поступают в зону рекомбинации. Но при большом увеличении тока диодперегреется и выйдет из строя. Существует такое понятие, как квантовый выход светодиода- число излученных квантов света на одну рекомбинировавшую электронно-дырочнуюпару. Внутренний квантовый выход в самом p-n-переходе, внешний определяется для LED прибора в общем, сучётом рассеивания. Внутренний квантовый выход для хороших кристаллов можетдостигать 100%.

     Цвет свечения светодиода зависит от ширины запрещенной зоны,в которой рекомбинируют электроны и дырки. Другими словами от материалаполупроводника, и от легирующих примесей. Для получения белого света отсветодиодов применяют либо смешивание цветов по технологии RGB, когда на однойматрице размещаются красные, голубые и зеленые светодиоды, излучение которыхсмешивается при помощи оптической системы; либо на поверхность светодиода,излучающего в ультрафиолетовом диапазоне, наносится три люминофора, излучающихголубой, зеленый и красный свет; либо желто-зеленый или зеленый плюс красныйлюминофор наносят на голубой светодиод, так что два или три излучениясмешиваются, образуя белый свет.

     Питать светодиод надо только постоянным током, так как врабочих режимах ток экспоненциально зависит от напряжения и даже незначительныеизменения напряжения приводят к большим изменениям тока. Поэтому, если токпревысит допустимый предел, перегрев светодиода может привести к ускоренномустарению. Светодиод применяемый для индикации, потребляет от 2 до 3.5 Впостоянного напряжения при токе до 30 мА. Светодиод, который используется дляосвещения, потребляет большее напряжение и ток до 3А. При подключениисветодиода необходимо соблюдать полярность, иначе прибор может выйти из строя,напряжение пробоя обычно составляет более 10 В.

     Светодиоды изготавливают выращиванием кристаллов, основнаятехнология — металлоорганическая эпитаксия. Толщина выращиваемых слоевкристаллов измеряется в пределах от десятков ангстрем до нескольких микрон.Разные слои необходимо легировать примесями, чтоб создать p-n-переход с большойконцентрацией электронов в n-области и дырок — в р-области. За один процесс,который длится несколько часов, можно вырастить структуры на 15 подложках диаметромдо 100мм. Производство светодиодов занятие не дешёвое: стоимость установок дляэпитаксиального роста полупроводниковых нитридов, достигает 2 млн уе. 

     Следующим этапом технологии изготовления LED прибора является планарная обработкапленок: их травление, создание контактов к n – и р-слоям, покрытиеметаллическими пленками для контактных выводов. Пленку, выращенную на однойподложке, можно разрезать на несколько тысяч миниатюрных чипов. Далее из этихчипов делают сами светодиоды: монтируют кристалл в корпусе, делают контактныевыводы, оптические покрытия, просветляющие поверхность для вывода излучения илиотражающие его. Необходимость повышения мощности для увеличения световогопотока привела к тому, что традиционная форма корпусного светодиода уже не даётдостаточного теплоотвода. Поэтому на смену традиционной технологии приходит болеепередовая технология СОВ (chip on board). Светодиоды, выполненные по SMD- иСОВ-технологии, приклеиваются на общую подложку, которая может исполнять рольрадиатора, так как она делается из металла.

     ФОРУМ по светодиодам.