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靜電對LED有何影響?如何提高LED的抗靜電能力?

發布時間:2011/6/16 15:44:41 訪問次數:2214

  靜電并不是靜止不動的電,而是在空間緩慢移動的電荷,或說是一種相對穩定狀態
的電荷。其磁場效應比起電場的作用而言可以忽略不計。由于這種電荷和電場存在而產生
的一切現象稱為靜電現象
    靜電在我們的身邊無處不在,即便是在做好了靜電防護的環境內也不可能完全沒有
靜電,只能是減少了一些靜電產生的可能而已。人的走動、電器的感應、物體與物體之間
的接觸摩擦都會產生靜電。表2-7是在兩種不同濕度條件下人體活動產生的靜電電位。
表2-7在兩種不同濕度條件下人體活動產生的靜電電位
┏━━━━━━━━━━━━━━━━━━┳━━━━━━━━━━━━━━━━━┓
┃                                    ┃    靜電電位( kv)                 ┃
┃                                    ┣━━━━━━━━┳━━━━━━━━┫
┃    人體活動                        ┃    相對濕度    ┃    相對濕度    ┃
┃                                    ┃  rh (10~20)%  ┃  rh (65~90)%  ┃
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┃人在地毯上走動                      ┃    35          ┃    1.5         ┃
┣━━━━━━━━━━━━━━━━━━╋━━━━━━━━╋━━━━━━━━┫
┃人在乙烯樹脂地板上行走              ┃    12          ┃    0.25        ┃
┣━━━━━━━━━━━━━━━━━━╋━━━━━━━━╋━━━━━━━━┫
┃人在工作臺上操作                    ┃    6           ┃    0.1         ┃
┣━━━━━━━━━━━━━━━━━━╋━━━━━━━━╋━━━━━━━━┫
┃包工作說明書的乙烯樹脂封皮          ┃    7           ┃    0.6         ┃
┣━━━━━━━━━━━━━━━━━━╋━━━━━━━━╋━━━━━━━━┫
┃從工作臺上拿起普通聚乙烯袋          ┃    20          ┃    1,2         ┃
┣━━━━━━━━━━━━━━━━━━╋━━━━━━━━╋━━━━━━━━┫
┃從墊有聚氨基甲酸泡沫的工作椅上站起  ┃    18          ┃    1.5         ┃
┗━━━━━━━━━━━━━━━━━━┻━━━━━━━━┻━━━━━━━━┛
    如果led在出廠前檢驗是合格的,并且也符合led的標準,而在使用過程中(甚至
是在裝配中)就出現亮度變暗或者死燈現象,這往往是因為led雷經被靜電損傷的緣故。
靜電擊穿led是個非常復雜的過程,靜電對led會產生以下三種影響。
    (1)靜電吸附灰塵,減小元件的絕緣電阻值(縮短壽命)。
    (2)靜電放電破壞,使元件受損不能工作(完全破壞)。
    (”靜電放電電場或電流產生的熱使元件受傷(潛在損傷)。
    靜電放電產生的電磁場幅度很大(達幾百伏/米),頻譜極寬(從幾十兆到幾千兆),
會對led造成干擾甚至損壞(電磁干擾)。如果元件全部破壞,必定能在生產過程中被察
覺而排除,對產品銷售的影響較小。如果元件輕微受損,在正常測試下不易發現,在這種
情形下,常會因經過多層的加工,甚至已在使用時才發現破壞,不但檢查不易,而且其損
失也難以預測。此時要耗費很多人力及財力才能清查出所有問題。而且如果在使用時才察
覺故障,其損失將可能很巨大。
    led是用gan基構成的器件,由于是寬禁帶半導體材料,它的電阻率較高,對于
ingan/aigan/gan的雙異質結構藍光led,其ingan的有源層的厚度一般只有幾十納米;
再加上這種led的兩個正、負電極在芯片同一面上,其間距很小,若兩端的靜電電荷累
積到一定值時,這一靜電電壓會將pn結擊穿,使其漏電增大,嚴重時pn結擊穿短路,
led會失效。正因為存在靜電威脅,所以對于上述結構的led芯片和器件,在加工過程
中應對加工場地、機器、工具、儀器(包括員工服裝)均采取靜電措施,以確保不損傷led。
另外在芯片和器件的包裝上也要使用防靜電的材料。
    也有人從襯底材料、外延結構和芯片結構上改進,這在很大程度上解決了靜電擊穿
的問題,如用sic做襯底,使p和n的兩個電極從兩個面引出。再如用flip-chip,在led
pn結兩端在硅片上制作兩個背對背穩壓管鉗位來達到保護led pn結不受靜電威脅的目
的。當然,從應用角度講,在使用led時也可以加裝保護電路。
    經過對器件結構的不斷改進,目前實際ingan類白光、藍光、綠光高亮度器件的抗
靜電性能已提高到大于等于500 v和大于等于1000 v,少數甚至達到了2000 v。抗靜電
性能高的led可以避免因靜電放電而造成器件失效。
  靜電并不是靜止不動的電,而是在空間緩慢移動的電荷,或說是一種相對穩定狀態
的電荷。其磁場效應比起電場的作用而言可以忽略不計。由于這種電荷和電場存在而產生
的一切現象稱為靜電現象
    靜電在我們的身邊無處不在,即便是在做好了靜電防護的環境內也不可能完全沒有
靜電,只能是減少了一些靜電產生的可能而已。人的走動、電器的感應、物體與物體之間
的接觸摩擦都會產生靜電。表2-7是在兩種不同濕度條件下人體活動產生的靜電電位。
表2-7在兩種不同濕度條件下人體活動產生的靜電電位
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┃    人體活動                        ┃    相對濕度    ┃    相對濕度    ┃
┃                                    ┃  rh (10~20)%  ┃  rh (65~90)%  ┃
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┃人在地毯上走動                      ┃    35          ┃    1.5         ┃
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┃人在乙烯樹脂地板上行走              ┃    12          ┃    0.25        ┃
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┃人在工作臺上操作                    ┃    6           ┃    0.1         ┃
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┃包工作說明書的乙烯樹脂封皮          ┃    7           ┃    0.6         ┃
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┃從工作臺上拿起普通聚乙烯袋          ┃    20          ┃    1,2         ┃
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┃從墊有聚氨基甲酸泡沫的工作椅上站起  ┃    18          ┃    1.5         ┃
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    如果led在出廠前檢驗是合格的,并且也符合led的標準,而在使用過程中(甚至
是在裝配中)就出現亮度變暗或者死燈現象,這往往是因為led雷經被靜電損傷的緣故。
靜電擊穿led是個非常復雜的過程,靜電對led會產生以下三種影響。
    (1)靜電吸附灰塵,減小元件的絕緣電阻值(縮短壽命)。
    (2)靜電放電破壞,使元件受損不能工作(完全破壞)。
    (”靜電放電電場或電流產生的熱使元件受傷(潛在損傷)。
    靜電放電產生的電磁場幅度很大(達幾百伏/米),頻譜極寬(從幾十兆到幾千兆),
會對led造成干擾甚至損壞(電磁干擾)。如果元件全部破壞,必定能在生產過程中被察
覺而排除,對產品銷售的影響較小。如果元件輕微受損,在正常測試下不易發現,在這種
情形下,常會因經過多層的加工,甚至已在使用時才發現破壞,不但檢查不易,而且其損
失也難以預測。此時要耗費很多人力及財力才能清查出所有問題。而且如果在使用時才察
覺故障,其損失將可能很巨大。
    led是用gan基構成的器件,由于是寬禁帶半導體材料,它的電阻率較高,對于
ingan/aigan/gan的雙異質結構藍光led,其ingan的有源層的厚度一般只有幾十納米;
再加上這種led的兩個正、負電極在芯片同一面上,其間距很小,若兩端的靜電電荷累
積到一定值時,這一靜電電壓會將pn結擊穿,使其漏電增大,嚴重時pn結擊穿短路,
led會失效。正因為存在靜電威脅,所以對于上述結構的led芯片和器件,在加工過程
中應對加工場地、機器、工具、儀器(包括員工服裝)均采取靜電措施,以確保不損傷led。
另外在芯片和器件的包裝上也要使用防靜電的材料。
    也有人從襯底材料、外延結構和芯片結構上改進,這在很大程度上解決了靜電擊穿
的問題,如用sic做襯底,使p和n的兩個電極從兩個面引出。再如用flip-chip,在led
pn結兩端在硅片上制作兩個背對背穩壓管鉗位來達到保護led pn結不受靜電威脅的目
的。當然,從應用角度講,在使用led時也可以加裝保護電路。
    經過對器件結構的不斷改進,目前實際ingan類白光、藍光、綠光高亮度器件的抗
靜電性能已提高到大于等于500 v和大于等于1000 v,少數甚至達到了2000 v。抗靜電
性能高的led可以避免因靜電放電而造成器件失效。

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