发光二极管伏安特性曲线
LED发光二极管特性测试(二)
LED发光二极管特性测试（二）3测量结果与分析3.1LED的伏安特性通过图1测量了在常温下5种颜色LED的伏安特性曲线如图6所示。
LED临界导通状态下的电压称为阈值电压，根据图7中的拟合公式算出拟合直线与横轴交点得到5种LED的正常电压，为后续测试的正常发光条件做准备。
根据公式λ=[（hc）/e]Ud和上述数据，计算发光二极管的发光波长与理论主波长相吻合。
由图6可知，开始时LED电流随电压变化几乎不变，大于阈值电压后，电流随电压以104~236mA/V的变化率呈线性增加，其中红色方形LED的增长最快，而白色圆形LED的增长最慢。
5种LED的正常工作电压、阈值电压和发光波长如表1所示。
表1显示除红色方形的LED以外，其他4种LED的正常电压、阈值电压大约分别在3V和2V;红色方形LED的发光波长最长，其他4种LED发光波长均在500nm左右。
3.2LED的光强分布特性LED的光强分布测试结果如图8所示。
光强分布曲线能恰当地反映光源能量的空间分布状况。
可以从光强空间分布确定5种LED的发光范围。
实验所用照度表的传感器面积是9mm2,测试半径为8cm,通过计算所得数据与国际标准规定的测量LED的光强条件数据相吻合，即所测量的光源可近似为点光源。
由测量结果可发现：方形LED更具有指向性；所有LED在其中央法线处的光强最强。
常用半值角描述LED发光分布特性，半值角θ越小所对应的指向性越强（见表2），这可为用户根据使用情况选择二极管提供参考。
3.3LED的光谱特性利用TCS230颜色传感器在暗箱内进行光谱测量。
本文采用的颜色传感器是将红、绿、蓝、透明4组滤光镜集成，通过光电二极管采集光强，由电路转换为脉冲输出。
利用它测量了上述5种颜色LED的发光光谱，并将其测量结果与单色仪所测得的结果进行比较，判断颜色传感器测量的准确状况。
单色仪和颜色传感器所测得光谱特性曲线如图9和10所示，用颜色传感器所测得的发光成分如图11所示。
物理师范论文——发光二极管伏安特性的研究
摘要 (2)关键词 (2)一引言 (3)二实验原理 (4)2.1发光二极管的基本工作原理 (4)2.2伏安特性 (5)三实验部分 (7)3.1实验装置 (7)3.2实验内容 (7)3.2.1发光二极管伏安特性的测量 (7)3.2.2. 开启电压法测波长由开启电压 (7)3.2.3注意事项 (8)3.3实验数据记录与处理 (8)3.4实验结论 (14)四结束语 (15)五实验心得 (16)参考文献 (17)致谢 (18)摘要本文主要测量红光，白光，蓝光，绿光和黄光五种发光二极管的正向伏安特性可使我们深入理解发光二极管的发光原理、特性及其测量方法。
通常以电压为横坐标、电流为纵坐标，画出该元件电流和电压的关系曲线，称为该元件的伏安特性曲线。
AbstractIn this paper, measure the red, white, blue, green and yellow, five light-emitting diode forward voltage characteristics allows us to understand the light-emitting diode light-emitting principle, characteristics and measurement methods. Usually abscissa voltage, current vertical axis, draw the curve of the components of current and voltage, known as the volt-ampere characteristic curve of the component.关键词发光二极管伏安特性电流源法KeywordLight-emitting diodes Volt-ampere characteristic Current source method一引言发光二极管（ＬＥＤ）是基于注入式电致发光原理制成的,发光二极管和白炽灯相比,具有工作电压低、功耗小、体积小、重量轻、小型化、易于和集成电路相匹配、驱动简单、寿命长、耐冲击、性能稳定、响应速度快、单色性较好、价格便宜等一系列优点,因此在很多领域,它都可获得广泛应用。
半导体发光二极管测试国标(精)
基于LED各个应用领域的实际需求，LED的测试需要包含多方面的内容，包括：电特性、光特性、开关特性、颜色特性、热学特性、可靠性等。
1、电特性LED是一个由半导体无机材料构成的单极性PN结二极管，它是半导体PN结二极管中的一种，其电压-电流之间的关系称为伏安特性。
由图1可知，LED电特性参数包括正向电流、正向电压、反向电流和反向电压，LED必须在合适的电流电压驱动下才能正常工作。
通过LED电特性的测试可以获得LED的最大允许正向电压、正向电流及反向电压、电流，此外也可以测定LED的最佳工作电功率。
图 1 LED伏安特性曲线LED电特性的测试一般利用相应的恒流恒压源供电下利用电压电流表进行测试。
2、光特性类似于其它光源，LED光特性的测试主要包括光通量和发光效率、辐射通量和辐射效率、光强和光强分布特性和光谱参数等。
（1）光通量和光效有两种方法可以用于光通量的测试，积分球法和变角光度计法。
变角光度计法是测试光通量的最精确的方法，但是由于其耗时较长，所以一般采用积分球法测试光通量。
如图2所示，现有的积分球法测LED光通量中有两种测试结构，一种是将被测LED放置在球心，另外一种是放在球壁。
_h:^E8(_ d图 2 积分球法测LED光通量此外，由于积分球法测试光通量时光源对光的自吸收会对测试结果造成影响，因此，往往引入辅助灯，如图3所示。
图3 辅助灯法消除自吸收影响在测得光通量之后，配合电参数测试仪可以测得LED的发光效率。
而辐射通量和辐射效率的测试方法类似于光通量和发光效率的测试。
（2）光强和光强分布特性图4 LED光强测试中的问题如图4所示，点光源光强在空间各方向均匀分布，在不同距离处用不同接收孔径的探测器接收得到的测试结果都不会改变，但是LED由于其光强分布的不一致使得测试结果随测试距离和探测器孔径变化。
因此，CIE-127提出了两种推荐测试条件使得各个LED在同一条件下进行光强测试与评价，目前CIE-127条件已经被各LED制造商和检测机构引用。
（完整版）发光二极管及热敏电阻的伏安特性研究
（完整版）发光二极管及热敏电阻的伏安特性研究非线性电阻特性研究(一)【实验目的】（1）了解并掌握基本电学仪器的使用。
（2）学习电学实验规程，掌握回路接线方法。
（3）学习测量条件的选择及系统误差的修正。
（4）探究发光二极管和热敏电阻在常温下的伏安特性曲线。
【实验仪器】发光二极管（BT102）热敏电阻（根据实验室情况选择）滑动变阻器（0~100 Ω）定值电阻（400Ω）毫安表（0~50mA）微安表(0~50μA) 电压表（0~3v 0~6v）电源（10v）导线等【实验原理】（1）当一个元件两端加上电压，元件内有电流通过时，电压与电流之比称为该元件的电阻R（R=U/I）。
若一个元件两端的电压与通过它的电流成比例，则伏安特性曲线为一条直线，这类元件称为线性元件。
若元件两端的电压与通过它的电流不成比例，则伏安特性曲线不再是直线，而是一条曲线，这类元件称为非线性元件。
一般金属导体的电阻是线性电阻，它与外加电压的大小和方向无关，其伏安特性是一条直线（见图b）。
从图上看出，直线通过一、三象限。
它表明，当调换电阻两端电压的极性时，电流也换向，而电阻始终为一定值，等于直线斜率的倒数。
常用的晶体二极管是非线性电阻，其电阻值不仅与外加电压的大小有关，而且还与方向有关。
LED是英文light emitting diode（发光二极管）的缩写，它属于固态光源，其基本结构是一块电致发光的半导体材料，置于一个有引线的架子上，然后四周用环氧树脂密封，起到保护内部芯线的作用（如图一）。
常规的发光二极管芯片的结构如图二所示，主要分为衬底，外延层（图2中的N型氮化镓，铝镓铟磷有源区和P型氮化镓），透明接触层，P型与N型电极、钝化层几部分。
图3 发光二极管的工作原理n p电场eΔVpnnpδhνhν⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕⊕○－○－○－○－○－○－○－○－○－○－○－○－○－○－⊕⊕⊕＋＋＋－－－（a）（b）（c）电子的电势能电子的势能δ’发光二极管的核心部分是由p型半导体和n型半导体组成的晶片，在p型半导体和n型半导体之间有一个过渡层，称为p-n结。
《涨知识啦34》-LED器件的I-V特性曲线
《涨知识啦34》-LED器件的I-V特性曲线LED（Light-emitting diodes）作为一种电光转换器件，不仅要求其具有较高的外量子效率，优良的电学（I-V）特性也是决定其电光转化效率的关键因素之一。
因此对I-V特性的深入研究有助于设计制备高性能的LED器件。
在正常工作状态下，LED本质上属于一种正偏PN结，所以理想I-V特性曲线如图1实线所示，然而，在实际的仿真设计、实验器件制备中，我们经常会遇到实际输出的I-V特性曲线严重地偏离理想工作状态，那么影响LED器件的I-V特性的因素有哪些呢？图 1 串联电阻和并联电阻改变对LED器件I-V特性影响对比图我们知道，导致器件I-V特性变化的直接因素就是器件内部的电阻分布，具体可以细分为串联电阻和并联电阻，其简化电路模型如下图所示。
图 2 LED器件等效电路图首先，串联电阻（R s）的增加会使器件消耗更多的电压，即需要更高的驱动电压实现同样的电流输出，直接表现为器件正向工作电压的增加、曲线斜率的减小，具体如图1（Effect of series resistance）所示，而引起串联电阻变化的因素一般包括器件内部的掺杂浓度、载流子迁移率和金半接触电阻的变化等。
其次，并联电阻（R p）导致载流子在不经过PN结路径而直接在电极两端进行输运，其对器件I-V特性的影响主要表现在开启电压的改变。
具体如图1（Effect of shunt）所示，这种现象称为亚阈值开启或过早开启。
这可能是由于材料本身或者半导体表面的缺陷造成的；如果缺陷密度极高，则缺陷区域并联电阻非常低，那么流经器件电极两端的电流将会被分流，使得LED器件发光效率显著降低。
此外，当器件缺陷较多时，则会在半导体层内部形成更多的复合中心，致使耗尽区中的复合/产生电流强度增加，造成更为严重的漏电现象，尤其对于尺寸较小的micro LED而言，这种想象更为严重。
当然，影响LED器件I-V特性的因素还有很多，比如温度，环境光照强度等，具体情况还需具体分析。
发光二极管的最佳工作电压是多少伏？
发光⼆极管的最佳⼯作电压是多少伏？
发光⼆极管也是电流驱动型的器件，是⼀种⽐较特殊的⼆极管，⼀般不谈最佳的⼯作电压，其主要参数为⼯作电流，该参数是⼀个范围，且发光⼆极管具有正向导通电压，也是⼀个范围，⼯作电流和正向导通电压与发光⼆极管的颜⾊相关，颜⾊不同其范围也不相同。
发光⼆极管的⼯作电流和导通电压
在LED照明⾏业，发光⼆极管会通过恒流驱动器来驱动，多个LED串联在⼀起，流过每个LED 的电流是⼀致的，这样可以保证每个LED的发光⽐较均匀。
在驱动少数LED时，⽐如电源指⽰灯等，可以将发光⼆极管和限流电阻串联在⼀起接⼊电压中，如下所⽰。
才⽤这种⽅式的时候，需要考虑发光⼆极管的正向导通电压和⼯作电流，因为这涉及到限流电阻的选取。
以常⽤的普通红⾊发光⼆极管为例，其正向导通压降的范围为(1.5-2.6)V，⼯作电流最⼤不超过22mA。
所以，发光⼆极管不存在最佳的⼯作电压⼀说，通过选取不同的限流电阻都可以使发光⼆极管正常⼯作。
⼆极管的伏安特性曲线
发光⼆极管也是⼆极管，也遵循⼆极管的伏安特性曲线，也具有开启电压的参数，其伏安特性曲线如下图所⽰。
从图上可以看出，当发光⼆极管两端的电压⼩于开启电压时，处于截⽌状态，当发光⼆极管正常⼯作时，存在正向导通压降，并且此时如何电压发⽣微⼩的变化的话可引起电流的较⼤变化，所以为了避免这种情况发光⼆极管⼀般采⽤恒流源来驱动。
物理师范论文——发光二极管伏安特性的研究
摘要 (2)关键词 (2)一引言 (3)二实验原理 (4)2.1发光二极管的基本工作原理 (4)2.2伏安特性 (5)三实验部分 (7)3.1实验装置 (7)3.2实验内容 (7)3.2.1发光二极管伏安特性的测量 (7)3.2.2. 开启电压法测波长由开启电压 (7)3.2.3注意事项 (8)3.3实验数据记录与处理 (8)3.4实验结论 (14)四结束语 (15)五实验心得 (16)参考文献 (17)致谢 (18)摘要本文主要测量红光，白光，蓝光，绿光和黄光五种发光二极管的正向伏安特性可使我们深入理解发光二极管的发光原理、特性及其测量方法。
通常以电压为横坐标、电流为纵坐标，画出该元件电流和电压的关系曲线，称为该元件的伏安特性曲线。
AbstractIn this paper, measure the red, white, blue, green and yellow, five light-emitting diode forward voltage characteristics allows us to understand the light-emitting diode light-emitting principle, characteristics and measurement methods. Usually abscissa voltage, current vertical axis, draw the curve of the components of current and voltage, known as the volt-ampere characteristic curve of the component.关键词发光二极管伏安特性电流源法KeywordLight-emitting diodes Volt-ampere characteristic Current source method一引言发光二极管（ＬＥＤ）是基于注入式电致发光原理制成的,发光二极管和白炽灯相比,具有工作电压低、功耗小、体积小、重量轻、小型化、易于和集成电路相匹配、驱动简单、寿命长、耐冲击、性能稳定、响应速度快、单色性较好、价格便宜等一系列优点,因此在很多领域,它都可获得广泛应用。
二极管伏安特性曲线的测定
实验四二极管伏安特性曲线的测定【一】实验目的电路中有各种电学元件，如碳膜电阻、线绕电阻、晶体二极管和三极管、光敏和热敏元件等。
人们常需要了解它们的伏安特性，以便正确的选用它们。
通常以电压为横坐标，电流为纵坐标作出元件的电压—电流关系曲线，叫做该元件的伏安特性曲线。
如果元件的伏安特性曲线是一条直线，说明通过元件的电流与元件两端的电压成正比，则称该元件为线性元件（例如碳膜电阻）；如果元件的伏安特性曲线不是直线，则称其为非线性元件（例如晶体二极管、三极管）。
本实验通过测量二极管的伏安特性曲线，了解二极管的单向导电性的实质。
【二】实验原理晶体二极管是常见的非线性元件，其伏安特性曲线如图1所示。
当对晶体二极管加上正向偏置电压，则有正向电流流过二极管，且随正向偏置电压的增大而增大。
开始电流随电压变化较慢，而当正向偏压增到接近二极管的导通电压（锗二极管为0.2左右，硅二极管为0.7左右时），电流明显变化。
在导通后，电压变化少许，电流就会急剧变化。
当加反向偏置电压时，二极管处于截止状态，但不是完全没有电流，而是有很小的反向电流。
该反向电流随反向偏置电压增加得很慢，但当反向偏置电压增至该二极管的击穿电压时，电流剧增，二极管PN结被反向击穿。
二极管一般工作在正向导通或反向截止状态。
当正向导通时，注意不要超过其规定的额定电流；当反向截止时，更要注意加在该管的反向偏置电压应小于其反向击穿电压。
但是，稳压二极管却利用二极管的反向击穿特性而恰恰工作于反向击穿状态。
本实验用伏安法测定二极管的伏安特性，测量电路如图2所示。
测定二极管的电压与电流时，电压表与电流表有两种不同的接法。
如图2，电压表接A 、D 两端叫做电流表外接；电压表接A 、D ′端叫做电流表内接。
电流表外接时，其读数为流过二极管的电流I D 与流过电压表电流I V 之和，即测得的电流偏大；电流表内接时，电压表读数为二极管电压V D 与电流表电压V A 之和，即测得的电压偏大。
二极管伏安特性曲线的测绘实验报告
一、名称：二极管伏安特性曲线的测绘二、目的：依据二极管非线性电阻元件的特点，选择实验方案，设计合适的检测电路，选择配套的仪器，测绘出二极管元件的伏安特性曲线。
三、仪器：μ）、万用表、电阻箱、滑直流稳压电源、直流电流表、直流微安表（500A线电阻、单刀开关、导线、待测二极管等。
四、原理：对二极管施加正向偏置电压时，则二极管中就有正向电流通过（多数载流子导电），随着正向偏置电压的增加，开始时，电流随电压变化很缓慢，而当正向偏置电压增至接近二极管导通电压时（锗管为0.2V左右，硅管为0.7V左右），电流急剧增加，二极管导通后，电压的少许变化，电流的变化都很大。
对上述二种器件施加反向偏置电压时，二极管处于截止状态，其反向电压增加至该二极管的击穿电压时，电流猛增，二极管被击穿，在二极管使用中应竭力避免出现击穿观察，这很容易造成二极管的永久性损坏。
所以在做二极管反向特性时，应串联接入限流电阻，以防因电流过大而损坏二极管。
二极管伏安特性示意图如图：五、步骤：（1）反向特性测试电路。
二极管的反向电阻值很大，采用电流表内接测试电路可以减少测量误差。
测试电路见图，变阻器设置700Ω。
（2）正向特性测试电路。
二极管在正向导通时，呈现的电阻值较小，拟采用电流表外接测试电路，电源电压在0~10V内调节，变阻器开始设置700Ω，调节电源电压，以得到所需电流值。
图2－3 二极管反向特性测试电路 图2－4 二极管正向特性测试电路六、数据：反向伏安曲线测试数据表()U VμI A()电阻计算值()KΩ正向伏安曲线测试数据表正向伏安曲线测试数据 ()I mA U V ()电阻计算值()KΩ电阻修正值()Ω七、数据处理:电阻修正值电流表外接修正公式：6(10)V VU R R U I R ==Ω-反向伏安曲线正向伏安曲线。
伏安法测电阻及二极管伏安特性曲线
3.R0为限流器(即电阻箱)，改变电阻箱的阻值可改变正向电 流值。R1为限流器，R2为分压器。改变R1和R2可输出不同 的电压值，并由电压表指示，目的是与二极管两端的电压 进行比较。
+ V _ + A _ _
mA
+ _ + _
K E
W
K E43;
_
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实验仪器和用具
直流稳压电源、直流电流表、直流电压表、滑线变阻器、可变电阻箱、 检流计、开关、待测二极管
．
图8-1 二极管的伏安特性
图8-2 伏安法测量二极管的特性电路
1. 当检流计指零时，电压表指示着二极管两端的正向电压
图81二极管的伏安特性图82伏安法测量二极管的特性电路当检流计指零时电压表指示着二极管两端的正向电压值电流表a指示着流过二极管的正向电流如果将稳压电源的极性反向连接按上述相同方法测量也可得到u的许多组数据但这些数据表征着二极管的反向特性
伏安法测电阻及二极管伏安特性曲线
伏安法是测绘电阻元件伏安特性曲线的最简 单的实验方法。为了使测量更为精确，还可以利 用电位差计、示波器或电桥等检测仪器测量电阻 的伏安特性曲线。 非线性电阻的伏安特性所反映的规律，总是 与特定的一些物理过程相联系的，对于非线性电 阻特性和规律的深入分析，有利于对有关物理过 程的理解和认识。 实验目的 1、掌握分压器和限流器的使用方法。 2、熟悉测量伏安特性的方法。 3、了解二极管的正向伏安特性。
4. 通常R1值越大，可测量的UD越小，R1值很小甚至为零，可 测量较大的UD值。
二极管的伏安特性曲线_2
电路分析实验4—二极管的伏安特性曲线
一、实验目的：
1、设计电路测量二极管的伏安特性曲线。
2、使用示波器显示二极管的信号激励。
二、实验仪器：
1、电路板
2、数字万电表
3、电阻、导线
4、示波器
5、二极管
三、实验原理
根据二极管的单向导通性，在二级管两端施加电压，并通过电位器改变电压值，数字万用表测出二极管两端电压和对应的电流，最终形成V—A图像，得出二极管伏安特性。
四、实验电路
电路说明：
R1相当于电位器，起改变二极管两端电压的作用；
R2是保护电阻，防止二极管正向电阻过小导致电流过大烧坏仪器；
测量电压和电流时，将多用电表并联或串联进电路进行测量。
五、实验步骤和数据记录：
1、电路连接
电路板为纵列导通，横排绝缘器件。
在连接电路时，串联的两根导线
相连两端接在电路板同一列的插孔中，并联导线两端分别插在两列相
同的插孔中。
对照电路图连接好电路后，接通电源，用手指触摸电阻，
如果电阻发烫，需要立刻断开电源更换电阻。
测量支路电流时，需要
先将要测量的之路从电路中断开后再串联进万用表，否则直接测量会
造成短路，烧坏电表。
测电阻时可以直接将万用表并联进电路。
2、数据记录及处理：
六、二极管在示波器上的信号激励
1、实验电路
CH2
CH1 2、信号激励波形图。
发光二极管主要参数与特性
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1.1 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。
如左图：(1) 正向死区：（图oa 或oa ′段）a 点对于V 0 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I F 与外加电压呈指数关系I F = I S (e qVF/KT –1) -------------------------I S 为反向饱和电流 。
V ＞0时，V ＞V F 的正向工作区I F 随V F 指数上升 I F = I S e qVF/KT（3）反向死区 ：V ＜0时pn 结加反偏压V= - V R 时，反向漏电流I R （V= -5V ）时，GaP 为0V ，GaN 为10uA 。
（4）反向击穿区 V ＜- V R ，V R 称为反向击穿电压；V R 电压对应I R 为反向漏电流。
当反向偏压一直增加使V ＜- V R 时，则出现I R 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V R 也不同。
1.2 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）C ≈n+pf 左右。