LED的參數與特性

LED的參數與特性

LED具備pn結結型器件的電學特性：I-V特性、C-V特性和光學特性：光譜響應特性、發光光強指向特性、時間特性以及熱學特性。它是利用化合物材料制成pn結的光電器件。

1、LED電學特性

1.1 I-V特性

表征LED芯片pn結制備性能主要參數。LED的I-V特性具有非線性、整流性質：單向導電性，即外加正偏壓表現低接觸電阻，反之為高接觸電阻。

如上圖：

（1） 正向死區：（圖oa 或oa′段）a點對于V0 為開啟電壓，當V＜Va，外加電場尚克服不少因載流子擴散而形成勢壘電場，此時R很大；開啟電壓對于不同LED其值不同，GaAs 為1V，紅色GaAsP 為1.2V，GaP 為1.8V，GaN 為2.5V。

（2）正向工作區：電流IF 與外加電壓呈指數關系

IF = IS (e qVF/KT –1) -------------------------IS

為反向飽和電流。V＞0 時，V＞VF 的正向工作區IF 隨VF 指數上升，
IF = IS e qVF/KT

（3）反向死區 ：V＜0 時pn 結加反偏壓V= - VR 時，反向漏電流IR（V= -5V）時，GaP 為0V，GaN 為10uA。

（4）反向擊穿區 V＜- VR ，VR 稱為反向擊穿電壓；VR 電壓對應IR 為反向漏電流。當反向偏壓一直增加使V＜- VR 時，則出現IR 突然增加而出現擊穿現象。由于所用化合物材料種類不同，各種LED 的反向擊穿電壓VR 也不同。

1.2 C-V特性

鑒于LED 的芯片有9×9mil (250×250um)，10×10mil，11×11mil (280×280um)，12×12mil (300×300um)，故pn 結面積大小不一，使其結電容（零偏壓）C≈n+pf左右。C-V 特性呈二次函數關系（如圖2）。由1MHZ 交流信號用C-V 特性測試儀測得。

1.3 最大允許功耗PFm

當流過LED的電流為IF、管壓降為UF 則功率消耗為P=UF×IF. LED工作時，外加偏壓、偏流一定促使載流子復合發出光，還有一部分變為熱，使結溫升高。若結溫為Tj、外部環境溫度為Ta，則當Tj＞Ta 時，內部熱量借助管座向外傳熱，散逸熱量（功率），可表示為P = KT（Tj – Ta）。

1.4 響應時間

響應時間表征某一顯示器跟蹤外部信息變化的快慢。現有幾種顯示LCD（液晶顯示）約10-3~10-5S，CRT、PDP、LED 都達到10-6~10-7S（us 級）。

1.響應時間從使用角度來看，就是LED點亮與熄滅所延遲的時間，即圖3中tr 、tf 。圖中t0 值很小，可忽略。
② 響應時間主要取決于載流子壽命、器件的結電容及電路阻抗。LED 的點亮時間——上升時間tr 是指接通電源使發光亮度達到正常的10%開始，一直到發光亮度達到正常值的90%所經歷的時間。LED 熄滅時間——下降時間tf 是指正常發光減弱至原來的10%所經歷的時間。

不同材料制得的LED 響應時間各不相同；如GaAs、GaAsP、GaAlAs 其響應時間＜10-9S，GaP 為10-7 S。因此它們可用在10~100MHZ 高頻系統。

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