Проведён краткий анализ наиболее распространённых неразрушающих методов измерения температуры активной области светодиодов (CД) и указаны их недостатки. Проведены измерения температуры активной области светодиодов средней мощности по динамике изменения прямого напряжения при нагреве токами разной плотности и в процессе остывания в режиме протекания малого, так называемого «измерительного», тока, не вызывающего разогрев СД. Приведена электрическая схема, реализующая использованный метод. Результаты измерений показывают, что тепловое сопротивление СД, определяемое по результатам измерения температуры активной области предлагаемым методом, больше справочного. Проведено сравнение результатов температурных измерений с использованием традиционных методов анализа спектров излучения СД и по температурной зависимости прямого напряжения.
1. Meyaard D.S. et al.. Temperature dependent efficiency droop in GaInN light-emitting diodes with different current densities // Appl. Phys. Lett. – 2012. – Vol. 100, Is. 8. – 081106. DOI:10.1063/1.3688041.
2. Guo Z.-Q. et al. On a relationship among optical power, current density, and junction temperature for InGaN-based light-emitting diodes // AIP Advances. – 2017. – Vol. 7, Is. 1. – 015307. DOI: 10.1063/1.4974877.
3. Tetzlaff T. et al. Estimation of LED Junction Temperature Based on Forward Voltage Method for Digital Hardware Implementation / 2016 European Modelling Symposium. DOI 10.1109/EMS.2016.42
4. Xi Y., Xi J.-Q., Gessmann Т. et al. Junction temperature measurements in deep-UV light-emitting diodes // Appl. Phys. Lett. – 2005. – Vol. 86, Is. 3. – 031907.
5. Muslu A.M. et al. Impact of junction temperature over forward voltage drop for red, blue and green high power light emitting diode chips // 2017, 16th IEEE Intersociety Conference on Thermal and Thermomechanical Phenomena in Electronic Systems.
6. Варламов Д.О., Маняхин Ф.И., Скворцов А.А. Взаимосвязь температурных и электрических режимов маломощных высокоэффективных светодиодов // Светотехника. – 2023. – № 1. – C. 24–29.
7. Маняхин Ф.И., Мокрецова Л.О. Физико-математическая модель зависимости внутренней квантовой эффективности светодиодов с квантовыми ямами от тока // Светотехника. – 2020. – № 5. – C. 73–78.
8. Войцеховский А.В., Несмелов С.Н., Кульчицкий Н.А., Мельников А.А. Влияние дислокаций на внутреннюю квантовую эффективность светоизлучающих структур на основе квантовых ям InGaN/GaN // Нанои микросистемная техника. – 2011. – № 8. – С. 27–35.
9. Shim J.-I., Shin D.-S. Measuring the internal quantum efficiency of light-emitting diodes towards accurate reliable room-temperature characterization // Nanophotonics. – 2018. –September. – P. 1–15.
10. Павлюченко А.С., Рожанский И.В., Закгейм Д.А. Проявление инжекционного механизма падения эффективности светодиодов на основе AlInGaN в температурной зависимости внешнего квантового выхода // ФТП. – 2009. – T. 43, Bып. 10. – C. 1391–1395.
11. Meneghini M., Santi C. de, Tibaldi A. et al. Thermal droop in III-nitride based light emitting diodes: Physical origin and perspectives // J. Appl. Phys,– 2020, – Vol. 127, Is. 21. – 211102.
12. Titkov I., Karpov S.Y., Yadav A. et al. Temperature-Dependent Internal Quantum Efficiency of Blue High-Brightness Light-Emitting Diodes // IEEE Journal of Quantum Electronics. – 2014. – Vol. 50, No. 11, – P. 911–920.
13. Xi Y., Schubert E.F. Junction–temperature measurement in GaN ultraviolet light-emitting diodes using diode forward voltage method // Appl. Phys. Lett. – 2004. – Vol. 85, Is. 12, – P. 2163–2165.
14. Шуберт Ф. Светодиоды / Пер. с англ. Под ред. А.Э. Юновича – 2-е изд. – М.: Физматлит, 2008,– 494 с.
15. Manyakhin F., Kovalev A., Yunovich A.E. Aging Mechanisms of InGaN/AlGaN/GaN LightEmitting Diodes Operating at High Currents // MRS Internet Journal Nitride Semiconductor Research. – 1998. – Vol. 3, No. 53. – P. 1–5.
16. Kudryashov V.E. et al. Dependence of aging on inhomogeneities in InGaN/AlGaN/GaN light-emitting diodes // MRS Internet Journal of Nitride Semiconductor Research. – 2000. – Vol. 5. – P. 668–674.
17. Маняхин Ф.И., Мокрецова Л.О. Закономерность снижения квантового выхода светодиодов с квантовыми ямами при длительном протекании тока с позиции модели АВС // Светотехника. – 2021. – № 3. – C. 29–35.
18. Meneghini M., Trevisanello L-R, Zahner T., Strauss U., Meneghesso G., Zanoni E. High-Temperature degradation of GaN LEDs related to passivation // IEEE Transactions on Electron Dev. – 2006. – Vol. 53, No. 12. – P. 2982–2986.
19. Meneghesso G., Levada S., Pierobon R., Rampazzo F., Zanoni E., Cavalini A., Castalini A., Scamareio G., Du S., Eliashevich L. Degradation mechanisms on GaN-based LEDs after acselerfted DC current aging / Digest. International Electron Devices Meeting. – Dec. 8, 2002. – P. 103–105. DOI: 10.1109/ IEDM.2002.1175789
20. Ежов B. Стандартизация и расчёт тепловых характеристик мощных светодиодов // Электронные компоненты. – 2009. – № 6. – C. 42–48.
21. Shockley W. The Theory of p-n Junctions in Semiconductors and p-n Junction Transistors // Belt Syst. Tec. J. – 1949. – Vol. 28 – P. 435–489.
22. Sah C. T., Noyce R.N., Shockley W. Carrier Generation and Recombination in P-N Junctions and P-N Junction Characteristics // Proc. IRE. –1957. – Vol. 45 – P. 1228–1243.
23. Маняхин Ф.И., Ваттана А.Б., Мокрецова Л.О. Применение механизма рекомбинации Шокли-Нойса-Саа для модели вольтамперной характеристики светодиодных структур с квантовыми ямами // Светотехника. – 2020. – № 4. – C. 45–50.
24. Сергеев В.А., Широков А.А. Определение локальных температур в структурах красных AlInGaP/GaAs светодиодов в импульсном режиме // Письма в ЖТФ. – 2009. – T. 35, Bып. 9. – C. 1–10.
25. Varshni Y.Р. Temperature dependence of the energy gap in semiconductors // Physica. – 1967, – Vol. 34. – P. 149–154. DOI:10.1016/0031–8914(67)90062–6 Corpus ID: 120605623.
26. Делян РА., Ерохин М.М., Маркова С.Н., Потапов А.С., Савицкая А.Г., Терехов Г.П., Туркин А.Н. Выбор метода аппроксимации спектрального распределения цветных светодиодов и сравнение их параметров и характеристик в номинальном режиме // Светотехника. – 2023. – № 1. – C. 48–53.
27. Волков В.В., Коган Л.М., Туркин А.Н., Юнович А.Э. Спектры люминесценции мощных светодиодов на основе нитрида галлия в ультрафиолетовой и фиолетовой областях спектра // ЖТФ. – 2018. – Т. 52, Вып. 10. – С. 1172–1176.
28. Кудряшов В.Е., Мамакин С.С., Туркин А.Н., Юнович А.Э., Ковалёв А.Н., Маняхин Ф.И. Спектры и квантовый выход излучения светодиодов с квантовыми ямами на основе гетероструктур из GaN – зависимость от тока и напряжения // ФТП,– 2001. – Т. 35, Вып. 7. – С. 861–868.

• Предыдущая статья
• Следующая статья

• светодиоды
• температура активной области
• тепловое сопротивление
• температурная зависимость прямого напряжения
• динамика измерения прямого напряжения при нагреве и остывании