光生伏特效應(yīng)的等效電路 - 一種LED芯片非接觸式在線檢測方法

　　由前面的分析可以看出：

　　1）對于不同顏色的LED，由于制成pn結(jié)的材料和結(jié)構(gòu)都存在差異，光生電流IL不僅與pn結(jié)表面光照強(qiáng)度P0有關(guān)，式（1）中描述的其它參數(shù)也會對其產(chǎn)生影響，包括由pn結(jié)材料及摻雜決定的電子、空穴的擴(kuò)散長度Ln、Lp和材料的吸收系數(shù)α，以及與LED器件結(jié)構(gòu)有關(guān)的pn結(jié)面積A，勢壘寬度w和pn結(jié)厚度d;

　　2）對于相同顏色同種類型且功能完好的LED，因為材料和結(jié)構(gòu)都相同，參數(shù)相同，因此產(chǎn)生的光生電流IL。相等，但若LED pn結(jié)功能失效，不產(chǎn)生光生伏特效應(yīng)，光生電流IL的值為0;

　　3）對于某一確定的LED芯片，若芯片功能完好，產(chǎn)生的光生電流IL與光照強(qiáng)度P0成正比。

　　2.2 光生伏特效應(yīng)的等效電路

　　在本文的檢測方法中，是通過測量pn結(jié)光生伏特效應(yīng)在其引線支架中產(chǎn)生的光生電流，來分析LED封裝過程中芯片質(zhì)量及芯片與支架之間的連接狀態(tài)，而實際待檢測的LED并不是一個理想的器件，由于二極管的內(nèi)阻，并聯(lián)電阻及串聯(lián)電阻的作用，pn結(jié)光生伏特效應(yīng)產(chǎn)生的光生電流IL并不完全等于流過支架的光生電流，因此支架上流過的電流大小還反映了LED某些電參數(shù)的狀態(tài)。

　　若將引線支架的內(nèi)阻RL看作是光照時LED的負(fù)載，pn結(jié)光生伏特效應(yīng)產(chǎn)生的光生電流IL作為一個恒流源，則光照時I，ED的等效電路如圖l所示［14］。圖1中，Rsh是并聯(lián)電阻，包括pn結(jié)內(nèi)的漏電阻以及結(jié)邊緣的漏電阻，Rs1是P區(qū)和n區(qū)的體電阻，尺吐包括電極的電阻以及電極和結(jié)之間的接觸電阻，Rs=Rs1+Rs2稱為LED的串聯(lián)電阻，I是引線支架上流過的電流，后面也稱做負(fù)載電流，IF是流過理想二極管D的正向電流，它與二極管兩端的電壓VD滿足關(guān)系式，

　　式中Is是反向飽和電流，η是與LED電流復(fù)合機(jī)制有關(guān)的一個參數(shù)，不同類型LED的η值不同。

　　根據(jù)圖l所示的等效電路，可以得到光生電流IL與支架上流過的電流I的關(guān)系為：

　　式中：

　　由式（6）和式（7）可以看出，支架上流過的電流I與LED的多個電參數(shù)都有關(guān)系。對于相同顏色同種類型且功能完好的不同I，ED樣品，因為材料和結(jié)構(gòu)都相同，其體電阻Rs1并聯(lián)電阻Rsh以及電流電壓關(guān)系也認(rèn)為是相同的。而封裝過程中存在的諸多缺陷（固晶膠連或焊接質(zhì)量問題）則會導(dǎo)致不同LED的電極電阻及電極和結(jié)之間的接觸電阻Rs2存在差異。由于Rs為一低電阻，小于1Ω 歐姆，Rsh止為一高電阻，約有幾kΩ，LED引線支架的電阻也非常小，一般在mΩ量級，因此有時不考慮Rsh和RL的影響，則光生電流IL與支架上流過的電流，的關(guān)系式以簡化為：

　　對于2.1節(jié)所述的紅色LED樣品，當(dāng)產(chǎn)生的光生電流IL為101μA時，若取串聯(lián)電阻Rs=1Ω，AR正=0.1 Ω，根據(jù)式（8），則支架上流過的電流，的變化略小于10%。這說明，接觸電阻的微小差異都會對支架上流過的光生電流I產(chǎn)生較大的影響。因此。對于功能完好的LED芯片，通過分析支架上流過的光生電流，可以獲得接觸電阻的大小，進(jìn)而可以檢測LED封裝過程中芯片與引線支架之間的電氣連接狀態(tài)。