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简单分析LED静电问题

发布时间：2011-01-02 浏览次数：248 返回列表

红色LED抗静电能力较强
　　PN结是LED的基本结构，但由于材料不同，其抗静电的能力也不同。
红色、橙色、黄色LED所用的材料主要是GaP与GaAs及其混晶GaAsP。这些化合物半导体禁带宽度在1.8-2.2eV之间，PN结易掺杂低阻性材料，其导电性能较好，当遇到静电电荷时候能较容易释放掉，故抗静电能力会好一些。
绿蓝色LED抗静电能力较弱
　　绿色、蓝色LED的PN结附近材料是InGaN或者AlGaNlGaN，其禁带宽度为3.3eV，比一般红色、橙色、黄色LED材料大50%左右，电阻率相对较高。
再加上这一类LED的衬底是用高阻值的蓝宝石（Al2O3）或碳化硅（SiC）制成的，其导电性和导热性都很差。
如Al2O3衬底的蓝光LED的PN结电极是V型电极（俗称双电极型），电极之间的距离<300μm，一旦积累了感应的静电电荷，很容易在该处发生自激放电。又由于AlGaNlGaN的发光启动层较薄，因此静电放电中该层更容易被击穿。
　　以SiC为衬底的InGaN材料，基本上是L型电极垂直结构（单电极型，如CREE）的LED，其抗静电电压机械模式达到600V以上，人体模式下高达5000V（虽然CREE官方标称1000V）。而一般以Al2O3为衬底的LED器件通常是V型电极，其抗静电电压机械模式下仅为为400V左右或者更低。
灯比芯片更容易受到静电损伤
　　LED芯片从生产到后续LED灯的封装、以及LED应用品的生产等所有过程都是一直受到静电威胁的，但是封装好的LED灯比芯片受到静电损坏的几率要比要小很多。
具体的原因是：芯片的尺寸极小，如12mil的芯片，它的尺寸约为304mΧ304μmm，而电极之间的距离就更小（一般小于100μm），如果将这么小的LED芯片处在静电场中，这么小的电场间距的电势差别接近于零，不会形成较高的静电电压，一般不会出现静电击伤现象，除非芯片的抗静电能力极差；另外，LED芯片电极的微小面积，更加局限了LED芯片电极接触静电放电的可能性。
　　而封装好的LED灯，由于两个的间距一般都有2mm左右，比芯片电极间距20倍、处于静电电场中会比芯片处在静电电场中更加容易产生高的电压。
　　因此，芯片受到静电损伤的几率比LED灯要小得多，对LED灯的静电保护措施应更加重视，对LED芯片抗静电以封装好的灯的形式来进行静电评估是更加具有模拟现实的效果。
正向比反向的抗静电能力强
　　静电对LED反向放电时，电流比正向放电更加集中，功率密度更加大，因此LED反向放电ESD失效阈值比正向低得多，也就是LED反向承受静电的电压要低得多，因此对LED的抗静电评估对其反向抗静电能力评估是最合理的。
LED静电击穿后常见现象
　　因为LED静电击穿的机理是因瞬间高压量而产生的焦耳热量以极高的功率密度作用在芯片的PN结上，从而将芯片烧熔，一般能在芯片内部烧成一个‘坑’，因此LED被静完全电击穿后出现：
最明显的是——LED的反向漏电电流增大，甚至LED两端接近短路（约10-30欧姆）；