LED電學特性圖文詳解
摘要: LED是利用化合物材料制成pn結的光電器件。它具備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。本文將為你詳細介紹。
LED是利用化合物材料制成pn結的光電器件。它具備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。本文將為你詳細介紹。
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
(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99mil (250250um),1010mil,1111mil (280280um),1212mil (300300um),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=UFIF. 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?,F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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