LED是利用化合物材料製成pn結的光電器件。它具備pn結結型器件的電學特性:IV特性、CV特性和光學特性:光譜回應特性、發光光強指向特性、時間特性以及熱學特性。
LED電學特性
A. IV特性
表徵LED芯片pn結製備性能主要參數。LED的IV特性具有非線性、整流性質:單嚮導電性,即外加正偏壓表現低接觸電阻,反之為高接觸電阻。
(1)正向死區:(圖oa或oa′段)a點對於V0為開啟電壓,當V<Va,外加電場尚克服不少因載流子擴散而形成勢壘電場,此時R很大;開啟電壓對於不同LED其值不同,GaAs為1V,紅色GaAsP為1.2V,GaP為1.8V,GaN為2.5V。
(2)正向工作區:電流IF與外加電壓呈指數關係
IF = IS (e qVF/KT –1) ----------------------- --IS為反向飽和電流。
V>0時,V>VF的正向工作區IF隨VF指數上升IF = IS e qVF/KT
(3)反向死區:V<0時pn結加反偏壓
V= - VR時,反向漏電流IR(V= -5V)時,GaP為0V,GaN為10uA。
(4)反向擊穿區V<- VR ,VR稱為反向擊穿電壓;VR電壓對應IR為反向漏電流。當反向偏壓一直增加使V<- VR時,則出現IR突然增加而出現擊穿現象。由於所用化合物材料種類不同,各種LED的反向擊穿電壓VR也不同。
B . CV特性
LED的芯片有9×9mil (250×250um),10×10mil,11×11mil (280×280um),12×12mil (300×300um),故pn結面積大小不一,使其結電容(零偏壓)C≈n+pf左右。
CV特性呈二次函數關係(如圖2)。由1MHZ交流信號用CV特性測試儀測得。
C.最大允許功耗PF m
當流過LED的電流為IF、管壓降為UF則功率消耗為P=UF×IF
LED工作時,外加偏壓、偏流一定促使載流子復合發出光,還有一部分變為熱,使結溫升高。若結溫為Tj、外部環境溫度為Ta,則當Tj>Ta時,內部熱量借助管座向外傳熱,散逸熱量(功率),可表示為P = KT(Tj – Ta)。
C.回應時間
回應時間表徵某一顯示器跟踪外部資訊變化的快慢。現有幾種顯示LCD(液晶顯示)約10-3~10-5S,CRT、PDP、LED都達到10-6~10-7S(us級)。