Как делают светодиоды
Конструкция и работа светодиода
Чтобы понять, как делают светодиоды, познакомимся с их конструкцией и работой. Светодиод – полупроводниковый источник искусственного света. Он излучает свет при прохождении тока через p-n переход, образованный сплавлением полупроводниковых материалов с n и p проводимостью. N-проводимость это свободное движение электронов по материалу, p-проводимость – движение «дырок», т. е. мест в атомах кристалла полупроводника, из которых ушли электроны. Атом заряжается положительно. Другими словами в электрически нейтральной кристаллической решетке появилась положительно заряженная «дырка». Ток в полупроводнике – это обычный поток электронов в металле и обратный ему поток дырок. Фактически дырки стоят в узлах кристаллической решетки. Их заполняют электроны соседних нейтральных атомов, в которых при этом образуются дырки.
В процессе движения электронов часть из них «падает» в дырки и происходит рекомбинация электронов и дырок. Электрон, заняв место в дырке кристаллической решетки, выделяет избыток своей кинетической энергии в виде фотона света. Фотоны образуют поток света – фактическое излучение светодиода. Составом полупроводника и легирующих его примесей меняют длину волны излучения – цвет свечения. Силой протекающего тока управляют яркостью света.
Изготовление светодиода
Основание кристалла p-n перехода – это пластина-подложка небольшой толщины из искусственного сапфира, стекла, карбида кремния и т. п.
На подложку в вакууме напыляют p-слой полупроводникового металла. Сверху напыляю n-слой. Образуется «слоёнка» p-n перехода. Потом по шаблону протравливают верхний слой с образованием «колодца», открывающего доступ к нижнему слою. На верхний слой и на дно колодцев напыляют проводящие контактные площадки. Большую подложку режут на отдельные кристаллы. Готовый кристаллик размещают в корпусе, например, SMD 5730 и подваривают золотые или серебряные проволочные выводы на контактные площадки. На «синие» светодиоды наносят слой люминофора и заваривают корпус. «Белый» люминофорный светодиод готов. Примерно так же делают приборы другого цвета свечения.
Светодиоды в корпусах проходят разбраковку по параметрам. Как это делают мы уже писали раньше в нашем светодиодном интернет магазине.
Маркируют разбинованные приборы, собирают в группы, упаковывают и отправляют на склад. Оттуда они поступают на продажу, например, в светодиодный магазин.
Примерно так изготавливают и светодиоды Cree. Но это процесс в общих этапах. В реальности он гораздо сложнее и состоит из десятков, а с учётом изготовления материалов – из сотен процессов и тысяч операций. А изготовление светильников и LED-лент – это еще сотни операций. Потому и высока цена качественных светодиодных изделий.