LED内部结构及失效模式分析01版.ppt
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1、LED内部结构及失效模式分析,日期:2013/01/04,工程部解析课,2,一、LED发光原理及内部结构,1.LED 的发光机理 LED其核心是PN结,PN结是指在P型半导体和N型半导体之间的一个过渡层。在一定条件下,如图1.1所示,PN结中,电子从N型材料扩散到P区,而空穴从P型材料扩散到N区,就在PN结处形成一个势垒,阻止了电子和空穴进一步扩散,达到平衡状态。,当PN结外加一个正向偏置电压时,PN结势垒将降低,N区的电子将注入到P区,P区的空穴注入到N区,从而出现非平衡状态。这些新注入的电子和空穴在PN结相遇发生复合,将多余的能量以光的形式释放出来,即电能转化为光能。,图1.1 发光原理图
2、,3,2.LED物理结构,LED灯珠主要由五个部分组成,它们分别是:支架、银胶、晶片、金线、环氧树脂。以下针对这五个主要部分进行分别介绍:2.1 支架1)支架的作用:用来导电和支撑2)支架的组成:支架由支架素材经过电镀而形成,由里到外是素材、铜、镍、铜、银这五层所组成。2.2 银胶:1)银胶的作用:固定晶片和导电的作用。2)银胶的主要成份:银粉占75-80%、EPOXY(环氧树脂)占10-15%、添加剂占5-10%。,图1.2 LED两常见封装结构,一、LED发光原理及内部结构,4,2.3 晶片(Chip):1)晶片的作用:晶片是LED的主要组成物料,是发光的半导体材料。2)晶片的组成:晶片是
3、采用磷化镓(GaP)、镓铝砷(GaAlAs)或砷化(GaAs)、氮化镓(GaN)等材料组成,其内部结构具有单向导电性。3)晶片的结构:焊单线正极性(P/N结构)晶片,双线晶片。晶片的尺寸单位:mil,晶片的焊垫一般为金垫或铝垫。其焊垫形状有圆形、方形、十字形等。2.4 金线:1)金线的作用:连接晶片PAD(焊垫)与支架,并使其能够导通。金线的纯度为99.99%Au;延伸率为2-6%,金线的尺寸有:0.9mil、1.0mil、1.1mil等。,图1.3芯片微结构及等效电路,图1.4清晰金线图,一、LED发光原理及内部结构,5,2.5 环氧树脂:1)环氧树脂的作用:保护LED的内部结构,可稍微改变
4、LED的发光颜色,亮度及角度;使LED成形。2)封装树脂包括:A胶(主剂)、B胶(硬化剂)、DP(扩散剂)、CP(着色剂)四部份组成。其主要成分为环氧树脂(Epoxy Resin)、酸酐类(酸无水物 Anhydride)、高光扩散性填料(Light diffusion)及热安定性染料(dye)。,一、LED发光原理及内部结构,图1.5 LED实体中间部分为环氧树脂及胶体,3.LED各种类型封装实体图,图1.6 LED各种类型实体图,6,二、LED内部失效模式,1.LED 失效类型及失效机理(模式)1.1 LED 失效类型可分:灾难性失效是指能够导致 LED 不能发光或者在正常驱动电流下只能发出
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