什么是LED的結(jié)溫，它是如何產(chǎn)生的？

什么是LED的結(jié)溫，它是如何產(chǎn)生的？

發(fā)布日期：2017-09-06               整理：雷舒科技

什么是LED的結(jié)溫，它是如何產(chǎn)生的？

LED的基本結(jié)構(gòu)是一個(gè)半導(dǎo)體的P-N結(jié)。實(shí)驗(yàn)指出，當(dāng)電流流過(guò)LED器件時(shí)，P-N結(jié)的溫度將上升，嚴(yán)格意義上說(shuō)，就把P-N結(jié)區(qū)的溫度視之為結(jié)溫。通常由于器件芯片均具有很小的尺寸，因此我們也可把LED芯片的溫度視之為結(jié)盟。在LED工作時(shí)，可存在以下四種情況促使結(jié)溫不同程度的上升：

（1）  器件不良的電極結(jié)構(gòu)，窗口層襯底或結(jié)區(qū)的材料以及導(dǎo)電銀膠等均存在一定的電阻值，這些電阻相互壘加，構(gòu)成LED器伯的串聯(lián)電阻。當(dāng)電流流過(guò)P-N結(jié)時(shí)，同時(shí)也會(huì)流過(guò)這些電阻，從而產(chǎn)生焦耳熱，引致芯片溫度或結(jié)溫的升高。

（2）  由于P-N結(jié)不可能極端完美，器件的注入效率不會(huì)達(dá)到100%，也即是說(shuō)，在LED工作時(shí)除P區(qū)向N區(qū)注入電荷（空穴）外，N區(qū)也會(huì)向P區(qū)注入電荷（電子），一般情況下，后一類的電荷注入不會(huì)產(chǎn)生光電效應(yīng)，而以發(fā)熱的形式消耗掉了。即使有用的那部分注入電荷，也不會(huì)全部變成光，有一部分與結(jié)區(qū)的雜質(zhì)或缺陷相結(jié)合，蕞終也會(huì)變成熱。

（3）  實(shí)踐證明，出光效率的限制是導(dǎo)致LED結(jié)溫升高的主要原因。目前，先進(jìn)的材料生長(zhǎng)與器件制造工藝已能使LED極大多數(shù)輸入電能轉(zhuǎn)換成光輻射能，然而由于LED芯片材料與周?chē)橘|(zhì)相比，具有大得多的折射系數(shù)，致使芯片內(nèi)部產(chǎn)生的極大部分光子（>90%）無(wú)法順利地溢出界面，而在芯片與介質(zhì)面產(chǎn)生全反射，返回芯片內(nèi)部并通過(guò)多次內(nèi)部反射蕞終被芯片材料或襯底吸收，并以晶格振動(dòng)的形式變成熱，促使結(jié)溫升高。

顯然，LED器件的熱散失能力是決定結(jié)溫高低的又一個(gè)關(guān)鍵條件。散熱能力強(qiáng)時(shí)，結(jié)溫下降，反之，散熱能力差時(shí)結(jié)溫將上升。由于環(huán)氧膠是低熱導(dǎo)材料，因此P-N結(jié)處產(chǎn)生的熱量很難通過(guò)透明環(huán)氧向上散發(fā)到環(huán)境中去，大部分熱量通過(guò)襯底、銀漿、管殼、環(huán)氧粘接層，PCB與熱沉向下發(fā)散。顯然，相關(guān)材料的導(dǎo)熱能力將直接影響器件的熱散失效率。一個(gè)普通型的LED，從P-N結(jié)區(qū)到環(huán)境溫度的總熱阻在300-600℃/w之間，對(duì)于一個(gè)具有良好結(jié)構(gòu)的功率型LED器件，其總熱阻約為15-30℃/w。巨大的熱阻差異表明普通型器件只能在很小的輸入功率條件下，才能正常地工作，而功率型器件的耗散功率可大到瓦級(jí)甚至更高。

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