LED原理与应用 彩色图解版PDF电子书下载

第1章 发光二极管发展历史与半导体概念 1

1.1 发光二极管发展历史 2

1.2 半导体概念 7

1.2.1 能带 7

1.2.2 本征半导体 9

1.2.3 掺杂半导体 11

1.2.4 简并半导体 13

1.2.5 外加电场下的能带图 14

1.3 直接和非直接能隙半导体 15

1.4 PN结理论 18

1.4.1 无外加偏压（开路） 18

1.4.2 正向偏压 20

1.4.3 反向偏压 25

1.4.4 空乏层电容 27

1.4.5 复合生命 27

1.5 PN结能带图 29

1.5.1 无外加偏压（开路） 29

1.5.2 正向和反向偏压 30

习题 31

参考文献 31

第2章 发光二极管原理 32

2.1 发光二极管（Light Emitting Diodes） 33

2.1.1 原理 33

2.1.2 组件结构 33

2.1.3 LED材料 34

2.1.4 异质结高强度LEDs 38

2.1.5 LED特性 40

2.2 辐射复合的理论 42

2.2.1 辐射复合的量子力学模型 42

2.2.2 van Roosbroeck-Shockley模型 44

2.2.3 温度和掺杂浓度对复合的影响 47

2.2.4 Einstein模型 49

2.3 LED的电性介绍 49

2.3.1 二极管的电流-电压特性 50

2.3.2 理想与实际二极管I-V特性 53

2.3.3 寄生电阻的量测与估算 55

2.3.4 发光二极管的辐射光子能量 56

2.3.5 同质PN结二极管的载子分布 56

2.3.6 异质PN结二极管的载子分布 57

2.3.7 异质结构对组件电阻的影响 58

2.3.8 双异质结构中的载子损耗机制 60

2.3.9 双异质结构的载子溢流现象 61

2.3.10 电子阻挡层的影响 62

2.3.11 发光二极管驱动电压 63

2.4 LED的光学特性介绍 63

2.4.1 LED内部、外部量子效率与功率转换 64

2.4.2 LED辐射光谱 65

2.4.3 光逃逸锥角 67

2.4.4 射场形 69

2.4.5 lambertian放射图案 69

2.4.6 环氧树脂封装材料的影响 71

2.4.7 发光强度与温度的关系 72

习题 73

参考文献 74

第3章 发光二极管磊晶技术介绍 75

3.1 液相磊晶法（Liquid Phase Epitaxy， LPE） 79

3.2 分子束磊晶（Molecular Beam Epitaxy， MBE） 81

3.3 气相磊晶法（Vapor Phase Epitaxy， VPE） 86

3.3.1 氢化物气相磊晶法（Hydride vapor phase epitaxy，HVPE） 91

3.3.2 金属有机物化学气相沉积（metal-organic chemicalvapor deposition，MOCVD） 93

第4章 发光二极管的结构与设计 104

4.1 高内部效率（internal efficiency）的设计 105

4.1.1 双层异质结构 105

4.1.2 主动区的掺杂 107

4.1.3 PN结的位移 107

4.1.4 局限层的掺杂 109

4.1.5 非辐射复合 111

4.1.6 晶格匹配 112

4.2 高光萃取效率结构设计 115

4.2.1 半导体中低于能隙之光的吸收 115

4.2.2 双异质结构 118

4.2.3 透明基板的技术 119

4.2.4 改变LED晶粒的外形 121

4.2.5 半导体表面结构化（Textured） 125

4.2.6 抗反射层 130

4.2.7 布拉格反射镜的使用 131

4.2.8 全方向反射镜的使用 132

4.2.9 薄膜（Thin-film）技术 134

4.2.10 湿式蚀刻图形化蓝宝石基板（pattern sapphire substrate， PSS） 142

4.2.11 覆晶技术 144

4.2.12 交叉的接触电极和其他几何形状的接触电极 150

4.2.13 光子晶体LED 150

4.2.14 其他提升GaN LED光萃取效率的方法 153

4.3 电流分布的设计 158

4.3.1 电流分布层（current-spreading layer） 158

4.3.2 电流分布理论 163

4.3.3 成长在绝缘基板上的LED内的电流聚集现象 165

4.3.4 侧向注入结构 168

4.3.5 电流阻挡层（Current-blocking layer） 169

4.4 效率下降（Efficiency droop） 170

4.4.1 极化效应造成的载子溢流 171

4.4.2 载子传输造成的电子溢流 175

4.4.3 Auger复合效应 179

参考数据 180

习题 181

参考文献 181

第5章 色彩学与色度学 186

5.1 人类眼睛的感亮度及其测量 187

5.1.1 人眼构造 187

5.1.2 基本的辐射度量和光度量 190

5.1.3 视觉函数（eye sensitivity function） 194

5.1.4 发光功效（luminous efficacy）及发光效率 （luminous efficiency） 196

5.2 色度学 198

5.2.1 颜色匹配函数及色度图 198

5.2.2 颜色纯度 209

5.3 普朗克光源和色温 211

5.3.1 太阳光谱 211

5.3.2 普朗克光谱 212

5.3.3 色温和相关色温 214

5.4 颜色混合和演色性 216

5.4.1 加法混色 216

5.4.2 标准光与标准光源 218

5.4.3 色差与演色性 219

习题 224

参考文献 225

第6章 白光发光二极管组成、荧光粉与封装方式 226

6.1 白光发光二极管组成（white light-emitting diode， WLED） 227

6.2 荧光粉介绍 228

6.2.1 荧光粉发光原理 228

6.2.2 荧光粉种类与特性 229

6.3 封装型式比较 229

6.4 高效率与高均匀性白光发光二极管 231

6.4.1 粗化形式 231

6.4.2 图形化Remote phosphor结构 233

参考文献 235

第7章 LED的应用 236

7.1 LED在背光源的应用 239

7.1.1 背光源分类 239

7.1.2 技术发展 243

7.2 LED照明应用 246

7.2.1 照明技术演进 247

7.2.2 LED车用照明 254

7.2.3 一般照明 260

7.2.4 其他照明应用 266

7.3 LED的通讯应用 272

7.3.1 光纤通讯技术的发展 272

7.3.2 光纤通讯的优点与缺点 273

7.3.3 光纤通讯光源 273

习题 276

参考文献 276

索引 278