[发明专利]利用pn结测量LED热阻的方法及其装置

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pn结测量LED热阻的方法及其装置。

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，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。

发明内容

本发明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。

本发明海提供一种利用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。

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，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。