発光ダイオード

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発光ダイオード / E.フレッド・シューベルト著 ; 八百隆文, 藤井克司, 神門賢二訳

Format:

Book[Scientific Book]

Published:

東京 : 朝倉書店, 2010.1

Description:

xi, 352p ; 26cm

Authors:

ISBN:

9784254221565 [4254221568]

NCID:

BB00899413

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Light-emitting diodes

Note:

原著第2版の翻訳
参考文献: 章末

Reading of Title:

ハッコウダイオード

Reading of Author:

ヤオ, タカフミ
フジイ, カツシ
ゴウド, ケンジ

Subject:

発光ダイオード

Language:

Japanese

Table of Contents:

1　LEDの歴史 1

1.1　Si CLEDの歴史 1

1.2　GaAsとAlGaAs赤外および赤色LEDの歴史 3

1.3　GaAsP LEDの歴史 7

1.4　光学活性な不純物をドープしたGaPとGaAsP LEDの歴史 8

1.5　GaN金属-半導体接合によるELの歴史 13

1.6　GaInNのpn接合による青，緑，白色LEDの歴史 15

1.7　AlGaIn可視波長帯のLEDの歴史 16

1.8　新たな応用分野を切り開きつつあるLEDの歴史 17

参考文献 19

2　発光再結合と非発光再結合 24

2.1　電子-正孔の発光再結合 24

2.2　低励起の場合の発光再結合 25

2.3　高励起の場合の発光再結合 28

2.4　量子井戸構造における2分子再結合方程式 28

2.5　ルミネッセンスの減衰 29

2.6　バルクにおける非発光再結合 30

2.7　表面における非発光再結合 34

2.8　発光再結合と非発光再結合の競合 37

参考文献 38

3　発光再結合の理論 40

3.1　再結合の量子論 40

3.2　フアン=ルーズブレック-ショックレーモデル 42

3.3　再結合の温度とドーピングに対する依存性 44

3.4　アインシュタインモデル 46

参考文献 47

4　LEDの基礎－電気的特性 48

4.1　ダイオードの電流-電圧特性 48

4.2　理想的なみI-V特性からのずれ 51

4.3　ダイオードの寄生抵抗の評価 55

4.4　発光エネルギー 55

4.5　pnホモ接合におけるキャリアの分布 56

4.6　pnヘテロ接合におけるキャリアの拡散 57

4.7　ヘテロ構造のデバイス抵抗への影響 57

4.8　ダブルヘテロ構造におけるキャリア損失 61

4.9　ダブルヘテロ構造におけるキャリアのオーバフロー 63

4.10　電子ブロッキング層 65

4.11　ダイオードの電圧 67

参考文献 68

5　LEDの基礎－光学的特性 70

5.1　内部効率，取出し効率，外部効率，出力効率 70

5.2　エミッションスペクトル 71

5.3　光のエスケープコーン 73

5.4　放射パターン 75

5.5　ランバート型放射パターン 75

5.6　エポキシキャッピング 78

5.7　発光強度の温度依存性 79

参考文献 80

6　接合温度とキャリア温度 81

6.1　発光スペクトルの高エネルギー側のテールとキャリアの温度 81

6.2　接合温度と発光スペクトルのピーク波長 82

6.3　ダイオードの順方向電圧の温度依存性の理論 84

6.4　順方向電圧を用いた接合温度の測定 86

6.5　定電流・定電圧直流駆動回路 88

参考文献 89

7　高内部効率LEDの設計 91

71　ヘテロ構造による内部量子効率の増加 91

7.2　活性領域のドーピング 93

7.3　pn接合の移動 94

7.4　閉じ込め領域のドーピング 96

7.5　非発光再結合 98

7.6　格子整合 99

参考文献 101

8　電流の流れの設計 103

8.1　電流広がり層 103

8.2　電流広がりの理論 108

8.3　絶縁性基板上のLEDにおける電流集中 110

8.4　横方向の電流注入方式 113

8.5　電流ブロッキンゲ層 114

参考文献 116

9　高光取出し効率構造 118

9.1　半導体によるバンドギャップ以下光の吸収 118

9.2　ダブルヘテロ構造 121

9.3　LEDチップの構造化 122

9.4　テクスチャをつけた半導体表面 125

9.5　十字型電極とそのほかの電極形状 127

9.6　透明基板を用いる技術 128

9.7　反射防止光学コーティング 130

9.8　フリップチップ実装 131

参考文献 132

10　反射構造 135

10.1　金属反射構造，反射接合と透過接合 135

10.2　全反射構造 139

10.3　分布型プラッグ反射構造 140

10.4　全方位反射構造 149

10.5　鏡面反射構造と拡散反射構造 151

参考文献 156

11　実装 158

11.1　低出力および高出力用パッケージ 158

11.2　静電圧放電（ESD）に対する防御 160

11.3　パッケージの熱抵抗 162

11.1　封止の化学 163

11.5　高級な封止構造 164

参考文献 165

12　可視LED 167

12.1　GaAsP，GaP，GaAsP：N，GaP：N系 167

12.2　AlGaAs/GaAs系 171

12.3　AlGmnP/GaAs系 174

12.4　GaInN系 176

12.5　高輝度LEDの一般的な特性 213 177

12.6　高輝度LEDの光学的特性 180

12.7　高輝度LEDの電気的特性 182

参考文献 183

13　AlGaInN系と紫外発光素子 186

13.1　UVスペクトル範囲 186

13.2　AlGaInNのバンドギャップ 187

13.3　Ⅲ-V族窒化物の分極特性 188

13.4　Ⅲ-V族窒化物のドーピングの活性化 190

13.5　Ⅲ-V族窒化物の転位 191

13.6　360nmより長い波長で発光するUVデバイス 194

13.7　360nmより短い波長で発光するUVデバイス 195

参考文献 199

14　共振器からの自然発光 202

14.1　自然発光の調整 202

14.2　ファブリ-ペロー共振器 204

14.3　1次元共振器の光モード密度 206

14.4　スペクトル発光の増幅 209

14.5　積分発光の増幅 210

14.6　実験的な発光の増幅と角度依存性 211

参考文献 213

15　共振器発光ダイオード 216

15.1　導入と歴史 216

15.2　RCLEDのデザインルール 217

15.3　930nmで発光するGaInAs/GaAs RCLED 220

15.4　650nmで発光するAlGaInP/GaAs RCLED 224

15.5　広い領域で光をリサイクルするLED 227

15.6　閾値のないレーザ 228

15.7　そのほかのRCLEDデバイス 230

15.8　そのほかの新しい光閉じ込め発光素子 230

参考文献 232

16　人間の眼の感度と測光量 234

16.1　人間の眼の光受容器 234

16.2　基本的な測光放射量 235

16.3　眼の感度関数 238

16.4　準単色光の色 240

16.5　視感効果度と光源効率 241

16.6　明るさと人間視覚の直線性 243

16.7　概日リズムと概日感度 243

参考文献 244

付表16.1 246

付表16.2 247

17　測色 248

17.1　等色関数と色度図 248

17.2　色純度 254

17.3　LEDの色度座標 255

17.4　色度と色の関係 255

参考文献 256

付表17.1 257

付表17.2 258

18　ブランク光源と色潟唐 259

18.1　太陽光スペクトル 259

18.2　ブランク分布 260

18.3　色温度と相関色温度 261

参考文献 263

付表18.1 264

19　混色と演色性 265

19.1　加法混色 265

19.2　演色 267

19.3　黒体軌跡上の光源の演色評価数 272

19.4　黒体軌跡から外れる光源の演色評価数 273

参考文献 275

付表19.1 276

付表19.2 278

20　LEDを利用する自色光源 280

20.1　LEDから発生する白色光 280

20.2　2波長光源による白色の発生 281

20.3　3波長光源による白色の発生 285

20.4　3波長白色LED光源の温度依存性 287

20.5　4波長または5波長光源による白色の発生 289

参考文献 290

21　波長変換材料を利用する白色光源 291

21.1　波長変換材料の効率 291

21.2　波長変換材料 293

21.3　蛍光体 295

21.4　蛍光体変換型白色LED 296

21.5　蛍光体の空間分布 298

21.6　紫外光励起蛍光体による白色LED 300

21.7　半導体変換型白伍IRD 301

21.8　PRS-LEDの光強度計算 302

21.9　PRS-LEDの光源効率計算 303

21.10　PRS-LEDのスペクトル 304

21.11　色素変換型白色LED 305

参考文献 305

22　光通信 307

22.1　光ファイバの種類 307

22.2　石英ガラスならびにプラスチックファイバの光吸収 309

22.3　ファイバ中のモード拡散 310

22.4　ファイバ中の物質拡散 311

22.5　ファイバの開口数 313

22.6　レンズによる接合 314

22.7　光無線通信 316

参考文献 317

23　通信用LED 319

23.1　無線通信用LED 319

23.2　光ファイバ通信用LED 319

23.3　870nmの光を放射する表面放射バラス型通信用LED 320

23.4　1300nmの光を放射する表面放射型通信用LED 321

23.5　650nmの光を放射する通信用LED 322

23.6　端面放射型スーパルミネッセンスLED（SLD） 324

参考文献 327

24　発光ダイオードの変調特性 328

24.1　立上りおよび立下り時間，3dB周波数，線形回路理論のバンド幅 328

24.2　大きなダイオード容量で制限された立上りおよび立下り時間 330

24.3　小さなダイオード容量で制限された立上りおよび立下り時間 330

24.4　立上りおよび立下り時間の電圧依存 331

24.5　活性領域のキャリア掃出し 333

24.6　電流パルスの整形 334

24.7　3dB周波数 335

24.8　アイダイアグラム 335

24.9　キャリア寿命と3dB周波数 336

参考文献 337

付表1　頻繁に使われる記号と語句 339

付表2　物理定数・役に立つ変換 343

付表3　室温における半導体の特性：Ⅲ-V族砒化物 344

付表4　室温における半導体の特性：Ⅲ-V族窒化物 344

付表5　室温における半導体の特性：Ⅲ-V族リン化物 345

付表6　室温における半導体の特性：SiとGe 345

索引 347