「LED显示屏」系统内集成的技术都有哪些？

二极管

二极管，（英语：Diode），在电子元件中，具有两个电极的装置仅允许电流在单一方向上流动，并且许多使用整流功能。变容二极管（Varicap二极管）用作电子可调谐电容器。大多数二极管的当前方向性通常被称为“整流”功能。二极管最常见的功能是只允许电流在单向（称为正向偏置）和反向反向（称为反向偏置）。因此，二极管可以被认为是止回阀的电子版本。

早期真空电子二极管;它是一种在一个方向上传导电流的电子设备。在半导体二极管内部，有一个PN结和两个引线端子。电子器件根据施加电压的方向具有单向电流导电性。通常，晶体二极管是通过烧结p型半导体和n型半导体形成的p-n结界面。在界面的两侧形成空间电荷层以形成自建电场。当施加的电压等于零时，扩散电流等于由自建电场引起的漂移电流，这是由于pn结两侧载流子浓度的差异，并且处于电平衡状态。状态，也是正常状态下的二极管特性。

早期的二极管包括“Cat's Whisker Crystals”和真空管（在英国称为“Thermionic Valves”）。目前大多数最常见的二极管使用半导体材料，例如硅或锗。

特性

正

当施加正向电压时，在正向特性开始时正向电压很小，这不足以克服PN结中电场的阻塞效应。正向电流几乎为零。该段称为死区。不打开二极管的正向电压称为死区电压。当正向电压大于死区电压时，PN结中的电场被克服，二极管正向导通，并且电流随着电压的增加而迅速上升。在正常使用的电流范围内，二极管的端电压在导通期间几乎保持恒定。该电压称为二极管的正向电压。当二极管两端的正向电压超过一定值时，内部电场迅速减弱，特征电流迅速增加，二极管导通。它被称为阈值电压或阈值电压，硅管约为0.5V，瘘管约为0.1V。硅二极管的正向压降约为0.6~0.8V，锗二极管的正向压降约为0.2~0.3V。

相反

当施加的反向电压不超过一定范围时，通过二极管的电流是由少数载流子漂移运动形成的反向电流。由于反向电流很小，二极管处于关断状态。该反向电流也称为反向饱和电流或漏电流，二极管的反向饱和电流受温度的影响很大。通常，硅管的反向电流远小于钽管的反向电流。小功率硅管的反向饱和电流大约为nA，低功率管大约为μA。当温度升高时，半导体被热激发，少数载流子的数量增加，反向饱和电流也增加。

分解

当施加的反向电压超过某个值时，反向电流突然增加。这种现象称为电击穿。引起电击穿的阈值电压称为二极管反向击穿电压。二极管在电击穿期间失去单向导电性。如果二极管不会因电击穿而导致过热，则单向导电性可能不会永久损坏。电压消除后，性能仍然恢复，否则二极管损坏。因此，应该防止施加到二极管的反向电压太高。

二极管是具有单向传导的双端器件。它有一个电子二极管和一个晶体二极管。由于灯丝的热损失低于晶体二极管的热损耗，因此很少看到二极管。它更常见且常用。它是一个晶体二极管。二极管，半导体二极管的单向导通特性几乎用于所有电子电路中，并且在许多电路中起着重要作用。它是最早的半导体器件之一，其应用也非常广泛。

二极管的管压降：硅二极管（非发光型）的正向压降为0.7V，氙管的正向管压降为0.3V。 LED的正向电压降将随着不同的照明颜色而变化。主要有三种颜色。具体电压降参考值如下：红色LED的电压降为2.0-2.2V，黄色LED的电压降为1.8-2.0V，绿色LED的电压降为3.0- 3.2V。发光时的额定电流约为20 mA。

二极管的电压和电流不是线性的，因此当不同的二极管并联时，应连接电阻。

特征曲线

与PN结一样，二极管具有单向导电性。典型的二极管伏安法

特征曲线（图）。当二极管施加正向电压时，当电压值小时，电流极小;当电压超过0.6V时，电流开始呈指数增加，这通常被称为二极管的导通电压;当电压达到约0.7V时，二极管处于完全导通状态，这通常被称为二极管的导通电压，如符号UD所示。

对于锗二极管，导通电压为0.2V，导通电压UD约为0.3V。反向电压施加到二极管，并且当电压值小时，电流非常小，并且电流值是反向饱和电流IS。当反向电压超过某个值时，电流开始急剧增加，这称为反向击穿。该电压称为二极管的反向击穿电压，用符号UBR表示。不同类型二极管的击穿电压UBR值变化很大，从几十伏到几千伏。

反向分解

齐纳击穿

反向击穿分为两种情况：齐纳击穿和雪崩击穿。在高掺杂浓度的情况下，因为势垒区宽度小且反向电压大，所以势垒区中的共价键结构被破坏，并且价电子与共价键解耦以产生电子 - 空穴对。 ，导致电流急剧增加，这种击穿称为齐纳击穿。如果掺杂浓度低，则阻挡区域宽，并且不容易引起齐纳击穿。

雪崩击穿

另一种类型的故障是雪崩击穿。当反向电压增加到更大值时，施加的电场加速电子漂移速度，与共价键中的价电子碰撞，并且将价电子从共价键中敲出以产生新的电子 - 空穴对。新产生的电子空穴被电场加速，然后剔除其他价电子。载流子雪崩增加，导致电流急剧增加。这种故障称为雪崩击穿。无论击穿情况如何，如果电流不受限制，可能会对PN结造成永久性损坏。

什么是大功率LED多功能封装的集成技术？

随着全球能源短缺趋势的加剧，绿色节能环保LED正在引起人们的关注。世界上所有国家都制定了自己的LED照明发展计划。中国的“十二五”规划也明确了LED照明发展目标，并将LED列为“十二五”期间的重点节能项目，列出了七项国家战略。新兴产业的节能环保产业和新材料产业。

随着LED照明产业的发展，从LED显示屏芯片的生产到灯具市场，已经形成了一条相对完善的产业链。但对于传统的LED照明，从芯片、封装、电路板一直到应用，各个环节都相对独立。不同场所的照明需求，对LED的封装提出了各种新的要求。如何在模组内集成多种技术，并通过系统封装的方式使LED模组封装趋于小型化、多功能化、智能化成为了我们需要探索的问题。从技术的角度来看，LED是一种半导体器件，容易与其他半导体相关技术相结合而发展出具有更高附加值的产品，开拓出全新的、传统照明无法触及的市场。LED多功能系统三维封装能够整合光源、有源、无源电子器件、传感器等元件，并将他们集成于单一微小化的系统之中，是极具市场潜力的一项新技术。

LED多功能封装集成技术

市场上有一些简单的LED集成封装产品，但集成度低，不能满足未来LED封装产品的需求。芯片模块光源的发展趋势反映了照明市场技术发展的要求：便携式产品需要更多的集成光源;在商业照明，道路照明，特殊照明，手电筒等领域，集成LED光源具有很大的应用前景。市场。与封装级模块相比，芯片级模块更小，节省空间，节省封装成本，并且由于光源的高集成度，便于二次光学设计。

三维封装是近年来发展起来的电子封装技术。总的来说，加速3D集成技术应用于微电子系统的重要因素包括：

1.系统形状：减小系统尺寸，减轻系统重量，减少引脚数量;

2.性能：提高集成密度，缩短互连长度，从而提高传输速度，降低功耗;

3.大规模低成本生产：降低工艺成本，如采用集成封装和PCB混合使用解决方案;多芯片同步包装;

4.新应用：如超小型无线传感器;

有许多不同的先进系统集成方法，包括：封装上的封装堆叠技术; PCB上的芯片堆叠（引线键合和倒装芯片），带有嵌入式器件的堆叠柔性功能层;有无嵌入式电子设备的高级印刷电路板（PCB）堆叠;晶圆级芯片集成;基于TSV的垂直系统集成（VSI）。 3D集成封装的优势包括：采用不同技术（如CMOS，MEMS，SiGe，GaAs等）的器件集成，即“混合集成”，通常用较短的垂直互连取代长二维互连，从而减少系统寄生和功耗。因此，3D系统集成技术在性能，功能和形状上具有很大的优势。近年来，各个重点大学和研发机构正在开发不同类型的低成本集成技术。

半导体照明联合创新国家重点实验室也对LED系统集成封装进行了系统研究。针对LED筒灯的研究，通过晶圆级封装技术的发展，计划将一些驱动器组件和LED芯片集成到同一封装中。其中，LED和线性恒流驱动电路所需的芯片是电路加热的主要部件，体积相对较小，易于集成，但主加热元件需要考虑散热设计。其他组件体积庞大且不易集成。电感器，采样电阻器和快速恢复二极管虽然有一定的发热量，但不需要特殊的散热结构。

基于以上考虑，我们设计了照明模块的组件如下：

1.驱动电路芯片和LED芯片集成在封装中，其余电路元件集成在PCB板上;

2. PCB板围绕集成封装，便于连接;

3. PCB和集成封装放在散热器上;

这种结构的优点是体积小;主加热元件通过封装直接与散热片接触，易散热;不需要特殊散热的元件放在普通PCB上。与MCPCB相比，节省了成本;在需要时，组件可以设计在PCB的背面并隐藏在散热器的空白区域中，以避免组件对光的影响。

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