LED的电学特性

2、LED的电学特性

2.1 正向工作电流If：是指发光二极管正常发光时的正向电流值。在实际使用中应根据需要选择IF在0.6·IFm以下。

2.2 正向工作电压VF：参数表中给出的工作电压是在给定的正向电流下得到的。一般是在 IF=20mA时测得的。发光二极管正向工作电压VF在1.4～3V。在外界温度升高时，VF将下降。

2.3 伏安特性：I-V曲线

伏安特性表征LED芯片PN结制备性能的主要参数。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）如下图：

                               

正向死区（图OA段）：A点对应的电压VA为开启电压，当V＜VA时，外加电场尚克服不了因载流子扩散而形成势垒电场，此时电阻R很大，发光二极管呈高阻态；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则为2.5V。

正向工作区（AB段）：电流IF与外加电压VF呈指数关系 ，即IF = IS *exp（ qVF/KT –1）

其中IS 为反向饱和电流 ，当V＞VF时，即正向工作区内，IF 随VF呈现指数上升： IF = IS*exp(qVF/KT )

反向死区（-VR<V<0） ：V＜0时，pn结加反向偏压 ，V= - VR 时，对应的电流为反向漏电流IR，对不同材料的LED芯片，其反向漏电流不同，GaP为0uA，GaN为10uA。

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。

2.4 伏容特性：C-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（零偏压时）C≈n+pf左右。

如下图（由1MHZ交流信号用C-V特性测试仪测得）所示，C-V特性呈二次函数关系。

                                      

 

2.5 响应时间

响应时间表征某一器件跟踪外部信息变化的快慢程度，LED的响应时间达到10-6~10-7S（us级）。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，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LED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，这就是LED的点亮时间。

LED的熄灭时间——下降时间tf是指LED正常发光减弱至原来的10%所经历的时间，这就是LED的熄灭时间。

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，由上述材料制成的LED可用在10~100MHZ高频系统。