一、LED簡史

50年前人們已經瞭解半導體材料可產生光線的基本知識，1962年，通用電氣公司的尼克•何倫亞克（NickHolonyakJr。）開發出第一種實際應用的可見光發光二極體。LED是英文light emitting diode（發光二極體）的縮寫，它的基本結構是一塊電致發光的半導體材料，置於一個有引線的架子上，然後四周用環氧樹脂密封，即固體封裝，所以能起到保護內部芯線的作用，所以LED的抗震效能好。

最初LED用作儀器儀表的指示光源，後來各種光色的LED在交通訊號燈和大面積顯示屏中得到了廣泛應用，產生了很好的經濟效益和社會效益。以12英寸的紅色交通訊號燈為例，在美國本來是採用長壽命、低光效的140瓦白熾燈作為光源，它產生2000流明的白光。經紅色濾光片後，光損失90%，只剩下200流明的紅光。而在新設計的燈中，Lumileds公司採用了18個紅色LED光源，包括電路損失在內，共耗電14瓦，即可產生同樣的光效。汽車訊號燈也是LED光源應用的重要領域。

二、LED晶片原理

LED（Light Emitting Diode），發光二極體，是一種固態的半導體器件，它可以直接把電轉化為光。LED的心臟是一個半導體的晶片，晶片的一端附在一個支架上，一端是負極，另一端連線電源的正極，使整個晶片被環氧樹脂封裝起來。半導體晶片由兩部分組成，一部分是P型半導體，在它裡面空穴占主導地位，另一端是N型半導體，在這邊主要是電子。但這兩種半導體連線起來的時候，它們 之間就形成一個“P-N結”。當電流透過導線作用於這個晶片的時候，電子就會被推向P區，在P區裡電子跟空穴複合，然後就會以光子的形式發出能量，這就是LED發光的原理。而光的波長也就是光的顏色，是由形成P-N結的材料決定的。

LED晶片發光原理

led晶片內部結構圖

三、LED晶片的分類

1、MB晶片定義與特點

定義：Metal Bonding（金屬粘著）晶片；該晶片屬於UEC的專利產品。

特點：（1）採用高散熱係數的材料——-Si作為襯底，散熱容易。Thermal Conductivity；GaAs：46W/m-K；GaP：77W/m-K；Si：125～150W/m-K；Cupper：300~400W/m-k；SiC：490W/m-K（2）透過金屬層來接合（wafer bonding）磊晶層和襯底，同時反射光子，避免襯底的吸收。（3）導電的Si襯底取代GaAs襯底，具備良好的熱傳導能力（導熱係數相差3~4倍），更適應於高驅動電流領域。（4）底部金屬反射層，有利於光度的提升及散熱。（5）尺寸可加大，應用於High power領域，eg：42mil MB。

2、GB晶片定義和特點

定義：Glue Bonding（粘著結合）晶片；該晶片屬於UEC的專利產品。特點：（1）透明的藍寶石襯底取代吸光的GaAs襯底，其出光功率是傳統AS（Absorbable structure）晶片的2倍以上，藍寶石襯底類似TS晶片的GaP襯底。（2）晶片四面發光，具有出色的Pattern圖。（3）亮度方面，其整體亮度已超過TS晶片的水平（8。6mil）。（4）雙電極結構，其耐高電流方面要稍差於TS單電極晶片。

3、TS晶片定義和特點

定義：transparent structure（透明襯底）晶片，該晶片屬於HP的專利產品。特點：（1）晶片工藝製作複雜，遠高於AS LED。（2）信賴性卓越。（3）透明的GaP襯底，不吸收光，亮度高。（4）應用廣泛。

4、AS晶片定義與特點

定義：Absorbable structure （吸收襯底）晶片；經過近四十年的發展努力，臺灣LED光電業界對於該型別晶片的研發、生產、銷售處於成熟的階段，各大公司在此方面的研發水平基本處於同一水平，差距不大。

大陸晶片製造業起步較晚，其亮度及可靠度與臺灣業界還有一定的差距，在這裡我們所談的AS晶片，特指UEC的AS晶片，eg：712SOL-VR， 709SOL-VR， 712SYM-VR，709SYM-VR等。特點：（1）四元晶片，採用MOVPE工藝製備，亮度相對於常規晶片要亮。（2）信賴性優良。（3）應用廣泛。

四、LED晶片材料磊晶種類

1。LPE：Liquid Phase Epitaxy（液相磊晶法） GaP/GaP2。VPE：Vapor Phase Epitaxy（氣相磊晶法） GaAsP/GaAs3。MOVPE：Metal Organic Vapor Phase Epitaxy （有機金屬氣相磊晶法） AlGaInP、GaN4。SH：GaAlAs/GaAs Single Heterostructure（單異型結構）GaAlAs/GaAs5。DH：GaAlAs/GaAs Double Heterostructure（雙異型結構） GaAlAs/GaAs6。DDH：GaAlAs/GaAlAs Double Heterostructure（雙異型結構） GaAlAs/GaAlAs

五、LED晶片組成及發光

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、HIRE、紅外線接收管：PTF、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