Список режимов неисправности светодиодов

Основная статья: Светодиод

Неисправные синие светодиоды

Самый распространенный способ выхода из строя светодиодов (и диодных лазеров ) — постепенное снижение светоотдачи и потеря эффективности. Внезапные сбои, хотя и редки, также могут произойти. Ранние красные светодиоды отличались коротким сроком службы.

Связанные с упаковкой

• Разрушение эпоксидной смолы: некоторые материалы пластиковой упаковки имеют тенденцию желтеть под воздействием тепла, вызывая частичное поглощение (и, следовательно, потерю эффективности) соответствующих длин волн.
• Термический стресс . Внезапные отказы чаще всего вызваны термическими стрессами. Когда корпус эпоксидной смолы достигает температуры стеклования , он начинает быстро расширяться, вызывая механические напряжения на полупроводнике и спаянном контакте, ослабляя его или даже отрывая. И наоборот, очень низкие температуры могут привести к растрескиванию упаковки.
• Дифференцированное вырождение люминофора. Различные люминофоры , используемые в белых светодиодах, имеют тенденцию разлагаться под воздействием тепла и старения, но с разной скоростью, вызывая изменения в цвете производимого света. Например, в фиолетовых и розовых светодиодах часто используется состав органического люминофора, который может разлагаться уже через несколько секунд. несколько часов работы приводят к значительному изменению цвета на выходе.

Полупроводники и металлы

• Зарождение и рост дислокаций : это известный механизм деградации активной области, где происходит излучательная рекомбинация. Он требует наличия существующего дефекта в кристалле и ускоряется под действием тепла, высокой плотности тока и излучаемого света. Арсенид галлия и арсенид алюминия-галлия более восприимчивы к этому механизму, чем фосфид арсенида галлия и фосфид индия . Благодаря различным свойствам активных областей нитрид галлия и нитрид индия-галлия практически нечувствительны к такого рода дефектам.
• Электромиграция : вызвана высокой плотностью тока и может перемещать атомы из активных областей, что приводит к возникновению дислокаций и точечных дефектов, действующих как центры безызлучательной рекомбинации и производящих тепло вместо света.
• Ионизирующее излучение : может привести к созданию дефектов, что приводит к проблемам с радиационной стойкостью цепей, содержащих светодиоды (например, в оптоизоляторах ).
• Диффузия металла: вызванная высокими электрическими токами или напряжениями при повышенных температурах, диффузия металла может перемещать атомы металла из электродов в активную область. Некоторые материалы, особенно оксид индия, олова и серебро , подвержены электромиграции, которая вызывает ток утечки и безызлучательную рекомбинацию по краям чипа. В некоторых случаях, особенно в диодах GaN/InGaN, барьерный металлический слой для предотвращения эффектов электромиграции. используется
• Короткие замыкания : Механические напряжения, большие токи и агрессивная среда могут привести к образованию усов , вызывающих короткие замыкания.

Связанный со стрессом

• Термический разгон : Неоднородности подложки, вызывающие локальную потерю теплопроводности , могут вызвать тепловой разгон, когда тепло вызывает повреждение, вызывающее еще большее нагревание и т. д. Наиболее распространенными из них являются пустоты, вызванные неполной пайкой или эффектами электромиграции и пустотами Киркендалла .
• Сгущение тока . Неоднородное распределение плотности тока по переходу может привести к образованию нитей тока . Это может привести к созданию локальных горячих точек, что создает риск термического неконтроля .
• Электростатический разряд : ЭСР может вызвать немедленный выход из строя полупроводникового перехода, необратимое изменение его параметров или скрытое повреждение, вызывающее повышенную скорость деградации. Светодиоды и лазеры, выращенные на сапфировой подложке (см. Кремний на сапфире ), более чувствительны к электростатическому разряду.
• Обратное смещение : хотя светодиод основан на диодном переходе и номинально является выпрямителем, режим обратного пробоя для некоторых типов может возникать при очень низких напряжениях, и, по существу, любое избыточное обратное смещение может вызвать немедленную деградацию и может привести к значительно ускоренному выходу из строя. . 5 В — типичное максимальное напряжение обратного смещения для обычных светодиодов; некоторые специальные типы могут иметь более низкие пределы.
• Катастрофические оптические повреждения : Могут возникнуть в мощных полупроводниковых лазерах .