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LED是利用化合物材料制成pn结的光电器件。它具备pn结结型器件的电学特性：I-V特性、C-V特性和光学特性：光谱响应特性、发光光强指向特性、时间特性以及热学特性。 r^9.aE9F
1、LED电学特性 ,-M^hA$4`[1]
1.1 I-V特性表征LED芯片pn结制备性能主要参数。LED的I-V特性具有非线性、整流性质：单向导电性，即外加正偏压表现低接触电阻，反之为高接触电阻。=0 如左图： \'f^2hP K
（1） 正向死区：（图oa或oa′段）a点对于V0 为开启电压，当V＜Va，外加电场尚克服不少因载流子扩散而形成势垒电场，此时R很大；开启电压对于不同LED其值不同，GaAs为1V，红色GaAsP为1.2V，GaP为1.8V，GaN为2.5V。
（2）正向工作区：电流IF与外加电压呈指数关系N# Vu6"yD
IF = IS （e qVF/KT –1） -------------------------IS 为反向饱和电流。 CUJn7{7
V＞0时，V＞VF的正向工作区IF 随VF指数上升 IF = IS e qVF/KT K~oA j //
（3）反向死区：V＜0时pn结加反偏压k L_<7'Cw
V= - VR 时，反向漏电流IR（V= -5V）时，GaP为0V，GaN为10uA。 ="|l0 W\
（4）反向击穿区 V＜- VR ，VR 称为反向击穿电压；VR 电压对应IR为反向漏电流。当反向偏压一直增加使V＜- VR时，则出现IR突然增加而出现击穿现象。由于所用化合物材料种类不同，各种LED的反向击穿电压VR也不同。 |t!Pms'D7
1.2 C-V特性 6?JW?.Ap
鉴于LED的芯片有9×9mil （250×250um），10×10mil，11×11mil （280×280um），12×12mil （300×300um），故pn结面积大小不一，使其结电容（零偏压）C≈n+pf左右。 Er,R?sBJ.
C-V特性呈二次函数关系（如图2）。由1MHZ交流信号用C-V特性测试仪测得。 -O#&'lhe{
1.3 zui大允许功耗PF m .lfE`LX K
当流过LED的电流为IF、管压降为UF则功率消耗为P=UF×IF A>0"6%
LED工作时，外加偏压、偏流一定促使载流子复合发出光，还有一部分变为热，使结温升高。若结温为Tj、外部环境温度为Ta，则当Tj＞Ta时，内部热量借助管座向外传热，散逸热量（功率），可表示为P = KT（Tj – Ta）。 ;tP$p9*z
1.4 响应时间 g].j'S6
响应时间表征某一显示器跟踪外部信息变化的快慢。现有几种显示LCD（液晶显示）约10-3~10-5S，CRT、PDP、LED都达到10-6~10-7S（us级）。 2_eDgr *{
①响应时间从使用角度来看，就是LED点亮与熄灭所延迟的时间，即图中tr 、tf 。图中t0值很小，可忽略。 ^W%k>+d+
②响应时间主要取决于载流子寿命、器件的结电容及电路阻抗。 J,xl4- gi
LED的点亮时间——上升时间tr是指接通电源使发光亮度达到正常的10%开始，一直到发光亮度达到正常值的90%所经历的时间。 N3mC
LED 熄灭时间——下降时间tf是指正常发光减弱至原来的10%所经历的时间。
不同材料制得的LED响应时间各不相同；如GaAs、GaAsP、GaAlAs其响应时间＜10-9S，GaP为10-7 S。因此它们可用在10~100MHZ高频系统。 gB -
2 LED光学特性 Q+ wAH,=_
发光二极管有红外（非可见）与可见光两个系列，前者可用辐射度，后者可用光度学来量度其光学特性。 xig53v
2.1 发光法向光强及其角分布Iθ f9?&SVg^`
2.1.1 发光强度（法向光强）是表征发光器件发光强弱的重要性能。LED大量应用要求是圆柱、圆球封装，由于凸透镜的作用，故都具有很强指向性：位于法向方向光强zui大，其与水平面交角为90°。当偏离正法向不同θ角度，光强也随之变化。发光强度随着不同封装形状而强度依赖角方向。 V7_）lHp~
2.1.2 发光强度的角分布Iθ是描述LED发光在空间各个方向上光强分布。它主要取决于封装的工艺（包括支架、模粒头、环氧树脂中添加散射剂与否） t+F< n6@R
⑴为获得高指向性的角分布（如图1） %rAK\OQN2
① LED管芯位置离模粒头远些； !b`p;|Qt
②使用圆锥状的模粒头； TpEY1
③封装的环氧树脂中勿加散射剂。 \
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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当前几种常用封装的散射角（2θ1/2角）圆形LED：5°、10°、30°、45° 2[1]SJ 2MFl
2.2 发光峰值波长及其光谱分布
⑴ LED发光强度或光功率输出随着波长变化而不同，绘成一条分布曲线——光谱分布曲线。当此曲线确定之后，器件的有关主波长、纯度等相关色度学参数亦随之而定。 !>;`
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