LED 照明实验报告1.docxVIP

内容一 LED正向特性测试实验一、实验目的1、熟悉LED正向伏安特性；2、掌握LED基本特性的测试方法。二、LED发光原理发光二极管是由Ⅲ-Ⅳ族化合物，如GaAs（砷化镓）、GaP（磷化镓）、GaAsP（磷砷化镓）等半导体制成，其核心是PN结。因此它具有一般P-N结的I-N特性，即正向导通，反向截止、击穿特性。此外，在一定条件下，它还具有发光特性。在正向电压下，电子由N区注入P区，空穴由P区注入N区。进入对方区域的少数载流子（少子）一部分与多数载流子（多子）复合而发光。假设发光是在P区中发生的，那么注入的电子与价带空穴直接复合而发光，或者先被发光中心捕获后，再与空穴复合发光。发光的复合量相对于非发光复合量的比例越大，光量子效率越高。由于复合是在少子扩散区内发光的，所以光仅在靠近PN结面数μm以内产生。理论和实践证明，光的峰值波长λ与发光区域的半导体材料禁带宽度Eg有关，即 λ≈1240/Eg（nm）（1-1）式中Eg的单位为电子伏特（eV）。若能产生可见光（波长在380nm紫光～780nm红光），半导体材料的Eg应在3.26～1.63eV之间。下图为发光二级管结构图。图1-1-1发光二级管结构图图1-1-2发光二级管I-V曲线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。LED的I-V曲线如图1-1-2所示，图中两条曲线分别表示不同材料的LED的I-V特征。（1）正向死区：（图oa或oa′段）a点对于Va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。图1-1-3 LED特性测试模块结构图三、实验数据表1-1-1 LED正向伏安特性数据表电压（V）0.511.522.52.62.72.82.93.03.13.23.33.43.53.63.7电流（mA）00000.040.170.370.691.081.582.112.863.594.485.606.938.49照度（lx）00000.180.741.632.884.246.698.019.9611.3713.3915.9118.7132.5四、实验数据分析及思考题如上图所示，1、当LED的正向电压小于2.5V时，LED电流为0时，LED处于截至状态。当LED超过2.5V这个电压的值时，电流突然快速增大,电流会随着电压的增大而增大。2、当LED的正向电压小于2.5V时，LED照度为0时，LED处于截至状态。当LED超过2.5V这个电压的值时，LED照度突然快速增大,LED照度会随着电压的增大而增大。