LED原理与应用

第1章发光二极管发展历史与半导体概念001

1.1发光二极管发展历史002

1.2半导体概念007

1.2.1能带007

1.2.2本征半导体009

1.2.3掺杂半导体011

1.2.4简并半导体013

1.2.5外加电场下的能带图014

1.3直接和非直接能隙半导体015

1.4PN结理论018

1.4.1无外加偏压（开路）018

1.4.2正向偏压020

1.4.3反向偏压025

1.4.4空乏层电容027

1.4.5复合生命027

1.5PN结能带图029

1.5.1无外加偏压（开路）029

1.5.2正向和反向偏压030

习题031

参考文献031

第2章发光二极管原理032

2.1发光二极管（Light Emitting Diodes）033

2.1.1原理033

2.1.2组件结构033

2.1.3LED材料034

2.1.4异质结高强度LEDs038

2.1.5LED特性040

2.2辐射复合的理论042

2.2.1辐射复合的量子力学模型042

2.2.2vanRoosbroeck—Shockley模型044

2.2.3温度和掺杂浓度对复合的影响047

2.2.4Einstein模型049

2.3LED的电性介绍049

2.3.1二极管的电流—电压特性050

2.3.2理想与实际二极管I—V特性053

2.3.3寄生电阻的量测与估算055

2.3.4发光二极管的辐射光子能量056

2.3.5同质PN结二极管的载子分布056

2.3.6异质PN结二极管的载子分布057

2.3.7异质结构对组件电阻的影响058

2.3.8双异质结构中的载子损耗机制060

2.3.9双异质结构的载子溢流现象061

2.3.10电子阻挡层的影响062

2.3.11发光二极管驱动电压063

2.4LED的光学特性介绍063

2.4.1LED内部、外部量子效率与功率转换064

2.4.2LED辐射光谱065

2.4.3光逃逸锥角067

2.4.4射场形069

2.4.5lambertian放射图案069

2.4.6环氧树脂封装材料的影响071

2.4.7发光强度与温度的关系072

习题073

参考文献074

第3章发光二极管磊晶技术介绍075

3.1液相磊晶法（Liquid Phase Epitaxy，LPE）079

3.2分子束磊晶（Molecular Beam Epitaxy，MBE）081

3.3气相磊晶法（Vapor Phase Epitaxy，VPE）086

3.3.1氢化物气相磊晶法（Hydride vapor phase epitaxy，HVPE）091

3.3.2金属有机物化学气相沉积（metal—organic chemicalvapor deposition，MOCVD）093

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

4.1.3PN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LED150

4.2.14其他提升GaNLED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

4.4.3Auger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（eyesen sitivity function）194

5.1.4发光功效（luminousefficacy）及发光效率

（luminou sefficiency）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（whitelight—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Remotephosphor结构233

参考文献235

第7章LED的应用236

7.1LED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

7.2LED照明应用246

7.2.1照明技术演进247

7.2.2LED车用照明254

7.2.3一般照明260

7.2.4其他照明应用266

7.3LED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 2100433B

《LED原理与应用(彩色图解版)》将LED知识全面整合，给读者提供了最完整的原理分析与应用介绍，内容集学术性与实用性于一体。《LED原理与应用(彩色图解版)》共分7章，详细介绍了发光二极管原理，发光二极管磊晶技术，发光二极管的结构与设计，色彩学与色度学，白光发光二极管组成、荧光粉与封装方式、LED的应用等内容。《LED原理与应用(彩色图解版)》采用彩色图解的方式介绍LED相关知识，将会把您带入一个色彩斑斓的LED世界。

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《LED原理与应用（彩色图解版）》可供从事LED研发、生产和应用的工程技术人员学习使用，也可供高校相关专业的师生学习参考。

第1章 发光二极管发展历史与半导体概念

1.1 发光二极管发展历史

1.2 半导体概念

1.2.1 能带

1.2.2 本征半导体

1.2.3 掺杂半导体

1.2.4 简并半导体

1.2.5 外加电场下的能带图

1.3 直接和非直接能隙半导体

1.4 PN结理论

1.4.1 无外加偏压（开路）

1.4.2 正向偏压

1.4.3 反向偏压

1.4.4 空乏层电容

1.4.5 复合生命

1.5 PN结能带图

1.5.1 无外加偏压（开路）

1.5.2 正向和反向偏压

习题

参考文献

第2章 发光二极管原理

2.1 发光二极管（Light Emitting Diodes）

2.1.1 原理

2.1.2 组件结构

2.1.3 LED材料

2.1.4 异质结高强度LEDs

2.1.5 LED特性

2.2 辐射复合的理论

2.2.1 辐射复合的量子力学模型

2.2.2 vanRoosbroeck-Shockley模型

2.2.3 温度和掺杂浓度对复合的影响

2.2.4 Einstein模型

2.3 LED的电性介绍

2.3.1 二极管的电流-电压特性

2.3.2 理想与实际二极管I-V特性

2.3.3 寄生电阻的量测与估算

2.3.4 发光二极管的辐射光子能量

2.3.5 同质PN结二极管的载子分布

2.3.6 异质PN结二极管的载子分布

2.3.7 异质结构对组件电阻的影响

2.3.8 双异质结构中的载子损耗机制

2.3.9 双异质结构的载子溢流现象

2.3.10 电子阻挡层的影响

2.3.11 发光二极管驱动电压

2.4 LED的光学特性介绍

2.4.1 LED内部、外部量子效率与功率转换

2.4.2 LED辐射光谱

2.4.3 光逃逸锥角

2.4.4 射场形

2.4.5 lambertian放射图案

2.4.6 环氧树脂封装材料的影响

2.4.7 发光强度与温度的关系

习题

参考文献

第3章 发光二极管磊晶技术介绍

3.1 液相磊晶法（Liquid Phase Epitaxy，LPE）

3.2 分子束磊晶（Molecular Beam Epitaxy，MBE）

3.3 气相磊晶法（Vapor Phase Epitaxy，VPE）

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

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

第4章 发光二极管的结构与设计

4.1 高内部效率（internal efficiency）的设计

4.1.1 双层异质结构

4.1.2 主动区的掺杂

4.1.3 PN结的位移

4.1.4 局限层的掺杂

4.1.5 非辐射复合

4.1.6 晶格匹配

4.2 高光萃取效率结构设计

4.2.1 半导体中低于能隙之光的吸收

4.2.2 双异质结构

4.2.3 透明基板的技术

4.2.4 改变LED晶粒的外形

4.2.5 半导体表面结构化（Textured）

4.2.6 抗反射层

4.2.7 布拉格反射镜的使用

4.2.8 全方向反射镜的使用

4.2.9 薄膜（Thin-film）技术

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

4.2.11 覆晶技术

4.2.12 交叉的接触电极和其他几何形状的接触电极

4.2.13 光子晶体LED

4.2.14 其他提升GaN LED光萃取效率的方法

4.3 电流分布的设计

4.3.1 电流分布层（current-spreading layer）

4.3.2 电流分布理论

4.3.3 成长在绝缘基板上的LED内的电流聚集现象

4.3.4 侧向注入结构

4.3.5 电流阻挡层（Current-blocking layer）

4.4 效率下降（Efficiency droop）

4.4.1 极化效应造成的载子溢流

4.4.2 载子传输造成的电子溢流

4.4.3 Auger复合效应

参考数据

习题

参考文献

第5章 色彩学与色度学

5.1 人类眼睛的感亮度及其测量

5.1.1 人眼构造

5.1.2 基本的辐射度量和光度量

5.1.3 视觉函数（eye sensitivity function）

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

5.2 色度学

5.2.1 颜色匹配函数及色度图

5.2.2 颜色纯度

5.3 普朗克光源和色温

5.3.1 太阳光谱

5.3.2 普朗克光谱

5.3.3 色温和相关色温

5.4 颜色混合和演色性

5.4.1 加法混色

5.4.2 标准光与标准光源

5.4.3 色差与演色性

习题

参考文献

第6章 白光发光二极管组成、荧光粉与封装方式

6.1 白光发光二极管组成（white light-emitting

diode，WLED）

6.2 荧光粉介绍

6.2.1 荧光粉发光原理

6.2.2 荧光粉种类与特性

6.3 封装型式比较

6.4 高效率与高均匀性白光发光二极管

6.4.1 粗化形式

6.4.2 图形化Remote phosphor结构

参考文献

第7章 LED的应用

7.1 LED在背光源的应用

7.1.1 背光源分类

7.1.2 技术发展

7.2 LED照明应用

7.2.1 照明技术演进

7.2.2 LED车用照明

7.2.3 一般照明

7.2.4 其他照明应用

7.3 LED的通讯应用

7.3.1 光纤通讯技术的发展

7.3.2 光纤通讯的优点与缺点

7.3.3 光纤通讯光源

习题

参考文献

索引2100433B

辐射光可从ITO一侧观察到，金属电极膜同时也起了反射层的作用。 根据这种发光原理而制成显示器被称为有机发光显示器，也叫OLED显示器。 2100433B