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LED 主要参数与特性

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。
1、LED 电学特性
1.1I-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。
如左图：
(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

IF=IS(eqVF/KT

–1)-------------------------IS 为反向饱和电流。

V＞0 时，V＞VF 的正向工作区 IF 随 VF 指数上升 IF=ISeqVF/KT
（

3）反向死区：V＜0 时 pn 结加反偏压

V=-VR 时，反向漏电流 IR（V=-5V）时，GaP 为 0V，GaN 为 10uA。
（

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。

1.2C-V 特性
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。

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。
1.3 最大允许功耗 PFm
当流过

LED 的电流为 IF、管压降为 UF 则功率消耗为 P=UF×IF

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）。

1.4 响应时间
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）。
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。
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。
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。

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 10-7S。因此它们可用在 10~100MHZ 高频系统。
2LED 光学特性
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。
2.1 发光法向光强及其角分布 Iθ