摘要：基于pn結的光生伏特效應，本文研究了一種非接觸式LED芯片在線檢測方法。通過測量pn結光生伏特效應在引線支架中產生的光生電流，檢測LED封裝過程中芯片質鍍及芯片與支架之間的電氣連接狀態。通過分析pn結光生伏特效應的等效電路，詳細論述了半導體材料的各種參數及等效電路中各電參數與支架上流過的光生電流的關系。實驗對各種不同顏色的LED樣品進行了測量。研究表明，該方法可以實現LED芯片的在線檢測，有較大的應用價值。

　　1 引言

　　發光二極管(LED)以其體積小、響應速度快、壽命長、可靠性高、功耗低等優點已廣泛應用于指示、顯示、普通照明等領域^[1-3]。隨著其應用范圍的不斷擴大，提高LED產品的可靠性和穩定性，降低其生產成本成為不可忽視的問題，因此LED生產過程中的質量檢測顯得尤為重要。

　　目前對LED的檢測主要集中在封裝前的晶片檢測及封裝完成后的成品檢測。晶片檢測主要是針對LED的核心結構pn結的檢測，包括EBIC(electronbeam induced current)^【4-5】別、OBIC(optical beam in—duced current)^【6-7】、SPV(surface photovohaic)^【8】及SQUID(superconducting quantum interference device)法^[9-10]等。其中EBIC、OBIC和SPV法都是基于半導體的光電效應，通過接觸式測量電子束或者光激勵半導體產生的電流或電壓的變化規律來檢測半導體器件的參數、功能及工作狀態。SQUID法則是通過非接觸方式測苣光電流產生的磁場分布來實現pn結的檢測，但由于磁場變化極其微弱，必須采用超導量子磁強計(SQUID)，檢測儀器系統構成非常復雜，且價格昂貴。這幾種方法都不適用于大批量牛產的在線應用。目前在LED生產過程中在線應用的測量方式都是針對封裝完成后的成品檢測，如LED分光分色機等。成品檢測能夠較好地測量LED產品的各種參數和特性，實現產品的分級，但是不能及早地發現產品的質量問題，無法阻斷次品的后續加丁過程，造成材料的浪費，因此研究一種能在LED生產過程中在線檢測的方法顯得非常必要。

　　針對封裝過程中存在的諸多缺陷(如芯片失效、固晶膠連和焊接質量問題等)，本文提出一種應用于LED封裝過程中的非接觸在線檢測方法，通過測量pn結光生伏特效應在其引線支架中產生的光生電流，分析LED封裝過程中芯片質量及芯片與支架之問的電氣連接狀態|11J。本文就是在此基礎上，進一步分析pn結光生伏特效應的等效電路，詳細論述半導體材料的各種參數及等效電路中各電參數與支架上流過的光牛電流的關系，并通過實驗分析這些參數對檢測結果造成的影響。

　　2　檢測原理

　　2．1 pn結光生伏特效應

　　光生伏特效應最早是由法國物理學家Becquerel提出來的。當用適當波長的光hv≥E_g，h為普朗克常量，礦為激勵光頻率，E_g為半導體材料的禁帶寬度)照射非均勻半導體(如pn結等)時，由于內建電場的作用(不加外電場)，半導體內部產生電動勢(光生電壓)，對于pn結，光照產生的載流子各自向相反方向運動，會在pn結內形成自n區向P區的光牛電流。這種由內建電場引起的光電效應，稱為光生伏特效應^[12]。光生電流I_L表示為：

式中：A為Pn結面積，q是電子電量，w是勢壘區寬度，L_n、L_p，分別為電子、空穴的擴散長度，β是量子產額，即每吸收一個光子產生的電子一空穴對數，對于LED來說，β一般不大于1，P表示以光子數計算的平均光強度(即單位時間內單位面積被半導體材料吸收的光子數)，它可以通過式(2)獲得。