[发明专利]具有肖特基二极管测温的大功率LED

说明书

技术领域

本发明属于半导体、光学等技术领域，具体涉及利用肖特基二极管测温的大功率LED。

背景技术

LED技术已经日渐成熟，特别是LED的应用技术更为广泛应用，但是其应用技术还有待于进一步研究，并要解决其散热技术等难题，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。要精确测量LED热阻，首要问题就是如何精确测量LED中心区的温度。目前有一些测量仪器具有测量LED热阻功能，但是准确率并不高，其主要原因就在于不能精确测量LED中心区的温度。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种能精确测量LED中心区的温度的具有肖特基二极管测温的大功率LED。

实现本发明目的的技术方案如下：

具有肖特基二极管测温的大功率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。

进一步的，大功率LED的基本半导体材料为GaN。

进一步的，大功率LED从上往下依次包括p型GaN层、InGaN/GaN量子阱层、n型高浓度GaN层、n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InGaN/GaN量子阱层或n型高浓度GaN层或n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InGaN/GaN量子阱层或n型高浓度GaN层或n型低浓度GaN层相连接。

进一步的，所述盲孔是圆孔。

进一步的，肖特基二极管的正电极为月牙形。

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p型GaN层、InGaN/GaN量子阱层、n型高浓度GaN层、n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1.5mm×1.5mm，在芯片的中心设计pn结制备区域为Φ0.3mm，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n型低浓度GaN层、n型高浓度GaN层或InGaN/GaN量子阱层，在盲孔底部，n型低浓度GaN层、n型高浓度GaN层或InGaN/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n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％/℃。

GaN材料具有明显的温度影响，参见文献1：AlGaN/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AlGaN/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℃时势垒高度约为1.2eV，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。

关于肖特基二极管的制作方法，可以参考申请号为200910193179.6的中国发明专利申请，一种功率型AlGaN/GaN肖特基二极管及其制作方法。

本发明的目的是利用肖特基二极管来测量大功率LED的工作温度，利用本发明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工作时的中心区温度，肖特基二极管的供电电源E1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E2构成独立回路，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℃～140℃，每10℃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的温度，即可实现利用肖特基二极管精确测温。