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LED是利用化合物材料制成pn結(jié)的光電器件。它具備pn結(jié)結(jié)型器件的電學(xué)特性：I-V特性、C-V特性和光學(xué)特性：光譜響應(yīng)特性、發(fā)光光強(qiáng)指向特性、時(shí)間特性以及熱學(xué)特性。 r^9.aE9F
1、LED電學(xué)特性 ,-M^hA$4`[1]
1.1 I-V特性表征LED芯片pn結(jié)制備性能主要參數(shù)。LED的I-V特性具有非線性、整流性質(zhì)：?jiǎn)蜗驅(qū)щ娦?，即外加正偏壓表現(xiàn)低接觸電阻，反之為高接觸電阻。=0 如左圖： \'f^2hP K
（1） 正向死區(qū)：（圖oa或oa′段）a點(diǎn)對(duì)于V0 為開啟電壓，當(dāng)V＜Va，外加電場(chǎng)尚克服不少因載流子擴(kuò)散而形成勢(shì)壘電場(chǎng)，此時(shí)R很大；開啟電壓對(duì)于不同LED其值不同，GaAs為1V，紅色GaAsP為1.2V，GaP為1.8V，GaN為2.5V。
（2）正向工作區(qū)：電流IF與外加電壓呈指數(shù)關(guān)系N# Vu6"yD
IF = IS （e qVF/KT –1） -------------------------IS 為反向飽和電流。 CUJn7{7
V＞0時(shí)，V＞VF的正向工作區(qū)IF 隨VF指數(shù)上升 IF = IS e qVF/KT K~oA j //
（3）反向死區(qū)：V＜0時(shí)pn結(jié)加反偏壓k L_<7'Cw
V= - VR 時(shí)，反向漏電流IR（V= -5V）時(shí)，GaP為0V，GaN為10uA。 ="|l0 W\
（4）反向擊穿區(qū) V＜- VR ，VR 稱為反向擊穿電壓；VR 電壓對(duì)應(yīng)IR為反向漏電流。當(dāng)反向偏壓一直增加使V＜- VR時(shí)，則出現(xiàn)IR突然增加而出現(xiàn)擊穿現(xiàn)象。由于所用化合物材料種類不同，各種LED的反向擊穿電壓VR也不同。 |t!Pms'D7
1.2 C-V特性 6?JW?.Ap
鑒于LED的芯片有9×9mil （250×250um），10×10mil，11×11mil （280×280um），12×12mil （300×300um），故pn結(jié)面積大小不一，使其結(jié)電容（零偏壓）C≈n+pf左右。 Er,R?sBJ.
C-V特性呈二次函數(shù)關(guān)系（如圖2）。由1MHZ交流信號(hào)用C-V特性測(cè)試儀測(cè)得。 -O#&'lhe{
1.3 zui大允許功耗PF m .lfE`LX K
當(dāng)流過(guò)LED的電流為IF、管壓降為UF則功率消耗為P=UF×IF A>0"6%
LED工作時(shí)，外加偏壓、偏流一定促使載流子復(fù)合發(fā)出光，還有一部分變?yōu)闊幔菇Y(jié)溫升高。若結(jié)溫為Tj、外部環(huán)境溫度為Ta，則當(dāng)Tj＞Ta時(shí)，內(nèi)部熱量借助管座向外傳熱，散逸熱量（功率），可表示為P = KT（Tj – Ta）。 ;tP$p9*z
1.4 響應(yīng)時(shí)間 g].j'S6
響應(yīng)時(shí)間表征某一顯示器跟蹤外部信息變化的快慢?，F(xiàn)有幾種顯示LCD（液晶顯示）約10-3~10-5S，CRT、PDP、LED都達(dá)到10-6~10-7S（us級(jí)）。 2_eDgr *{
①響應(yīng)時(shí)間從使用角度來(lái)看，就是LED點(diǎn)亮與熄滅所延遲的時(shí)間，即圖中tr 、tf 。圖中t0值很小，可忽略。 ^W%k>+d+
②響應(yīng)時(shí)間主要取決于載流子壽命、器件的結(jié)電容及電路阻抗。 J,xl4- gi
LED的點(diǎn)亮?xí)r間——上升時(shí)間tr是指接通電源使發(fā)光亮度達(dá)到正常的10%開始，一直到發(fā)光亮度達(dá)到正常值的90%所經(jīng)歷的時(shí)間。 N3mC
LED 熄滅時(shí)間——下降時(shí)間tf是指正常發(fā)光減弱至原來(lái)的10%所經(jīng)歷的時(shí)間。
不同材料制得的LED響應(yīng)時(shí)間各不相同；如GaAs、GaAsP、GaAlAs其響應(yīng)時(shí)間＜10-9S，GaP為10-7 S。因此它們可用在10~100MHZ高頻系統(tǒng)。 gB -
2 LED光學(xué)特性 Q+ wAH,=_
發(fā)光二極管有紅外（非可見）與可見光兩個(gè)系列，前者可用輻射度，后者可用光度學(xué)來(lái)量度其光學(xué)特性。 xig53v
2.1 發(fā)光法向光強(qiáng)及其角分布Iθ f9?&SVg^`
2.1.1 發(fā)光強(qiáng)度（法向光強(qiáng)）是表征發(fā)光器件發(fā)光強(qiáng)弱的重要性能。LED大量應(yīng)用要求是圓柱、圓球封裝，由于凸透鏡的作用，故都具有很強(qiáng)指向性：位于法向方向光強(qiáng)zui大，其與水平面交角為90°。當(dāng)偏離正法向不同θ角度，光強(qiáng)也隨之變化。發(fā)光強(qiáng)度隨著不同封裝形狀而強(qiáng)度依賴角方向。 V7_）lHp~
2.1.2 發(fā)光強(qiáng)度的角分布Iθ是描述LED發(fā)光在空間各個(gè)方向上光強(qiáng)分布。它主要取決于封裝的工藝（包括支架、模粒頭、環(huán)氧樹脂中添加散射劑與否） t+F< n6@R
⑴為獲得高指向性的角分布（如圖1） %rAK\OQN2
① LED管芯位置離模粒頭遠(yuǎn)些； !b`p;|Qt
②使用圓錐狀的模粒頭； TpEY1
③封裝的環(huán)氧樹脂中勿加散射劑。 \
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采取上述措施可使LED 2θ1/2 = 6°左右，大大提高了指向性。 VpuPO\VQ
⑵當(dāng)前幾種常用封裝的散射角（2θ1/2角）圓形LED：5°、10°、30°、45° 2[1]SJ 2MFl
2.2 發(fā)光峰值波長(zhǎng)及其光譜分布
⑴ LED發(fā)光強(qiáng)度或光功率輸出隨著波長(zhǎng)變化而不同，繪成一條分布曲線——光譜分布曲線。當(dāng)此曲線確定之后，器件的有關(guān)主波長(zhǎng)、純度等相關(guān)色度學(xué)參數(shù)亦隨之而定。 !>;`
