本发明专利技术公开了一种利用pn结测量LED热阻的方法及其装置。利用pn结测量LED热阻的方法，所述LED为大功率LED，其特征在于：在大功率LED中，包括一个用于测量大功率LED的芯的温度的肖特基二极管，肖特基二极管与大功率LED同在一个器件中；大功率LED组装成灯具时，利用热电偶测量散热板的温度，利用肖特基二极管测量大功率LED的芯的温度，然后通过分析计算获得灯具的温度分布及LED热阻。本发明专利技术可用于精确测量LED热阻。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于半导体、光学等
，具体涉及利用pn结测量LED热阻的方法及其装置。
技术介绍
LED技术已经日渐成熟，特别是LED的应用技术更为广泛应用，LED日光灯、LED灯盘、楼房外观投射灯、LED路灯、LED隧道灯等等已经普遍，但是使用LED时的散热、出光率等相关技术问题还没有从根本上解决，还有待于进一步研究。其中最重要技术之一是测量 LED热阻问题，通过分析LED器件温度特性，可以分析其温度对器件的影响。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提供一种利用pn结测量LED热阻的方法，该方法能精确测量LED热阻。本专利技术海提供一种利用pn结测量LED热阻的装置。利用pn结测量LED热阻的方法，所述LED为大功率LED，其特征在于在大功率LED 中，包括一个用于测量大功率LED的芯的温度的肖特基二极管，肖特基二极管与大功率LED 同在一个器件中；大功率LED组装成灯具时，利用热电偶测量散热板的温度，利用肖特基二极管测量大功率LED的芯的温度，然后通过分析计算获得灯具的温度分布及LED热阻。利用pn结测量LED热阻的装置，所述LED为大功率LED，其特征在于在大功率LED 的中心区设置了一个肖特基二极管，大功率LED组装成灯具，灯具内还包括铝基电路板、用于大功率LED供电的恒流电源以及设置于铝基电路板的热电偶；大功率LED固定在铝基电路板上，热电偶与第一电压表相连；该装置还包括肖特基二极管测试系统，肖特基二极管测试系统包括电压源和第二电压表，电压源通过限流电阻与肖特基二极管相连形成回路，第二电压表与限流电阻并联或者与肖特基二极管并联。进一步的，大功率LED从上往下依次包括ρ型GaN层、InGaN/GaN量子阱层、η型高浓度GaN层、η型低浓度GaN层以及衬底，在大功率LED的中心区从上往下设有一个盲孔，盲孔的深度至^GaN/GaN量子阱层或η型高浓度GaN层或η型低浓度GaN层；在盲孔的底部， 制作了肖特基二极管的正电极和肖特基二极管的负电极，在肖特基二极管的正电极上制作了肖特基二极管的正电极焊盘。进一步的，肖特基二极管的正电极为金属Ti/Al/Ti/Au四层结构，Au层与盲孔的底部的hGaN/GaN量子阱层或η型高浓度GaN层或η型低浓度GaN层相连接。在大功率LED的制备中，利用MOCVD技术制造GaN外延片，从上往下依次为ρ型 GaN层、InGaN/GaN量子阱层、η型高浓度GaN层、η型低浓度GaN层和衬底，利用平面工艺技术，设计一颗大功率LED的外延片1. 5mmX 1. 5mm,在芯片的中心设计pn结制备区域为 Φ 0. 3mm,通过离子刻蚀、电子蒸镀等方法，首先从上往下形成一个盲孔，盲孔的深度至η型低浓度GaN层、η型高浓度GaN层或^GaN/GaN量子阱层，在盲孔底部，η型低浓度GaN层、η型高浓度GaN层或hGaN/GaN量子阱层上制备一个负电极和一个正电极，正电极与盲孔底部接触并形成一个肖特基势垒即肖特基二极管，正电极焊盘与正电极形成欧姆接触，在外延片的顶部制备一个LED正电极，在η型高浓度GaN层制备LED负电极，即制造成一个具有 pn结型肖特基二极管的大功率LED。大功率LED中肖特基二极管的势垒随着温度的增加，势垒高度增大，呈现控制电阻增加，即有肖特基二极管两端的控制电压增加的特性，利用GaN材料温度特性可以测量 GaN器件的温度影响，通常情况下GaN材料的白光LED的温度特性0. 2% /。C。GaN材料具有明显的温度影响，参见文献1 :AWaN/GaN和AlGaN SBD的温度特性研究，半导体技术，第34卷第5期2009年5月，研究结果表明AWaN/GaN异质结肖特基二极管，随着温度上升，势垒高度增大，理想因子减小，250°C时势垒高度约为1. &V，理想因子约为1. 1。因此，通过测量肖特基二极管的压降可以精确得到肖特基二极管的温度，肖特基二极管附着在大功率LED内，测出的温度即是大功率LED的芯的温度。关于肖特基二极管的制作方法，可以参考申请号为200910193179.6的中国专利技术专利申请，一种功率型AWaN/GaN肖特基二极管及其制作方法。本专利技术利用肖特基二极管来测量大功率LED的工作温度，利用本专利技术的具有肖特基二极管测温的大功率LED，可以精确地测量大功率LED工作时的芯的温度，肖特基二极管的供电电源采用独立的供电方式，使得其形成独立的回路，不受大功率LED电源的影响，保证测量温度的准确性。大功率LED主要是发光特性，其供电电源与测量温度回路不相关，也同时保证发光电路的独立性。测量大功率LED的芯的温度之前，需要先定标，肖特基二极管供电，(大功率LED 不工作)，肖特基二极管放入恒温箱内，设定恒温箱温度-40°C 140°C，每10°C测量一个电压数据，电压数据为肖特基二极管的压降或者测量回路中取样电阻上的电压，在每个温度点上恒温1小时后测量，共测量19个电压值作为相应温度下的标准电压数据。测量时，大功率LED供电，肖特基二极管供电，测量肖特基二极管的压降或者测量回路中取样电阻上的电压，利用线性插值法计算肖特基二极管的温度，即大功率LED的芯的温度，即可实现利用肖特基二极管精确测温。利用热电偶测量散热板的温度，利用肖特基二极管测量大功率 LED的芯的温度，然后通过分析计算即可获得灯具的温度分布及LED热阻。本专利技术利用pn结测量LED热阻的方法，简单有效，可精确测量LED热阻。附图说明图1是灯具结构示意图；图2是大功率LED的示意图；图3是一种利用pn结测量LED热阻的装置的结构框图；图4是一种大功率LED的俯视图；图5是图4中A-A，向剖面示意图；图6是图4中B-B，向剖面示意图；图7是肖特基二极管的供电回路示意图。图中，1 大功率LED ；2 大功率LED的电流输入端；3 肖特基二极管的电压输入正端；4 :肖特基二极管的电压输入负端；5 大功率LED的电流输出端；6 热电偶；7 大功率LED的正电极焊盘；8 大功率LED的负电极；9 :肖特基二极管的正电极焊盘；10 肖特基二极管的负电极；11 铝基电路板；12 大功率LED的正电极；13 肖特基二极管的正电极；14 盲孔；15 :pn结型肖特基势垒；17 :p型GaN层；18 :InGaN/GaN量子阱层；19 :n型高浓度GaN 层；20 :n型低浓度GaNM ；21 蓝宝石衬底；22 电压源；23 限流电阻。具体实施例方式下面结合附图对本专利技术作进一步详细的说明。如图1所示，铝基电路板中镶嵌有两个热电偶(6)，具有肖特基二极管的大功率 LED(I)每三个串联，共三组串联电路，大功率LED的电流输入端2与大功率LED的电流输出端5与恒流电源相连接。图3是一种利用pn结测量LED热阻的装置的结构框图，与图1基本对应。第一热电偶与第二热电偶镶嵌在铝基电路板中，并与第一电压表相连接，用于检测铝基电路板相应位置的温度。9个大功率LED固定在铝基电路板中，其由恒流电流供电，本实施例中采用 700mA恒流源方式供电，具有肖特基二极管的大功率LED的功率是2W。肖特基二极管电压源与测量转换器相连，通过测量转换器的切换，肖特基二极管电压源可依次对各个肖特基二极管供电，供电示意图如图7所示。肖本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．利用ｐｎ结测量ＬＥＤ热阻的方法，所述ＬＥＤ为大功率ＬＥＤ，其特征在于：在大功率ＬＥＤ中，包括一个用于测量大功率ＬＥＤ的芯的温度的肖特基二极管，肖特基二极管与大功率ＬＥＤ同在一个器件中；大功率ＬＥＤ组装成灯具时，利用热电偶测量散热板的温度，利用肖特基二极管测量大功率ＬＥＤ的芯的温度，然后通过分析计算获得灯具的温度分布及ＬＥＤ热阻。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：孙慧卿，郭志友，韩世洋，许轶，黄鸿勇，严卫聪，解晓宇，王度阳，
申请(专利权)人：华南师范大学，
类型：发明
国别省市：81
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。