逐渐褪色,这是大多数LED失效的原因,主要是由于半导体芯片中的微裂纹。在复杂的晶片制造过程中引入了这些缺陷。称为螺纹位错,这些微裂纹随着时间的推移而倍增 - 当LED暴露在高温时更快 - 增加了芯片电荷载体可以重新组合而不产生光的位置数量。但是,这种所谓的“非辐射复合”的增加并不是导致LED失效的唯一机制。穿线位错也为泄漏电流创造了路径,从而抢夺了更有价值的电荷载体的LED。随着缺陷的增加,情况会随着时间的推移而变得更糟,导致电源尖峰或静电放电(ESD)事件导致的故障风险增加。
本文介绍了泄漏电流发生的原因,并建议在LED工作寿命期间可以采取哪些措施来减缓劣化过程,这样芯片可以延长这些光源的使用寿命。
泄漏电流的危险
在运行的LED中,电荷载流子 - 电子和空穴 - 迁移到器件的p-n结,很可能它们会重新组合。重组(有时)在光谱的可见部分释放光。 (之前引用的TechZone文章详细描述了电致发光背后的物理特性,即LED发光背后的现象。)
电致发光的物理学受量子力学的支配,量子力学允许电子和空穴做一些奇怪的事情。一个特殊的怪癖是“隧穿”,其中电子可以越过屏障(例如,跨越p-n结的能隙),根据经典物理学,它将需要比电子拥有的更多能量。这有点像在一个陡峭的山坡上滚动一个球,而不是看到它从山上滚回来,观察球穿过山洞并出现在另一边。
在运行中的LED中,一些隧道活动表现为反向偏置电流(“漏电流”),允许电荷载体“逆流”。
泄漏电流,顾名思义,是这不是一件好事,因为构成它的电荷载体对电致发光没有贡献。不可能欺骗物理定律,因此LED制造商已经接受他们的器件将遭受一些漏电流和功效的轻微降低。然而,在主要制造商的新设备中,效果通常可以忽略不计。
尽管如此,所有设备都不一样; LED的初始泄漏电流取决于制造过程的质量。更糟糕的是,它并不是一成不变的。 LED所处的工作条件(特别是温度)决定了泄漏电流在运行期间的增加速度以及它可能在多长时间内开始引起问题。
消失的电荷载体
事实证明,穿透位错(由制造过程中有源LED与其基板之间的不匹配产生的应变引起的垂直微裂纹(图1)是隧道掘进概率增加的地方。