发布时间:2022-12-11 12:00来源:www.51edu.com作者:畅畅
所谓伏安特性,即是流过P-N结的电流随电压变化的特性,在示波器上能十分形象地展示这种变化。一根完整的伏安曲线包括正向特性与反向特性。
通常,反向特性曲线变化较为陡峭,当电压超过某个阈值时,电流会出现指数式上升。通常可用反向击穿电压,反向电流和正向电压三个参数来进行伏安特性曲线的描述。
扩展资料:
一、小灯泡伏安特性曲线实验
伏安法
1、连接电路,开始时,滑动变阻器滑片应置于最小分压端,使灯泡上的电压为零。
2、接通开关,移动滑片C,使小灯泡两端的电压由零开始增大,记录电压表和电流表的示数。
3、在坐标纸上,以电压U为横坐标,电流强度I为纵坐标,利用数据,作出小灯泡的伏安特性曲线。
4、由R=U/I计算小灯泡的电阻,将结果填入表中。以电阻R为纵坐标,电压U为横坐标,作出小灯泡的电阻随电压变化的曲线。
5、由P=IU计算小灯泡的电功率,将结果填入表中。以电功率P为纵坐标,电压U为横坐标,作出小灯泡电功率随电压变化的曲线。
6、分析以上曲线。
二、二极管伏安特性曲线
某一个金属导体,在温度没有显著变化时,电阻是不变的,它的伏安特性曲线是通过坐标原点的直线,具有这种伏安特性的电学元件叫做线性元件。因为温度可以决定电阻的大小。
欧姆定律是个实验定律,实验中用的都是金属导体。这个结论对其它导体是否适用,仍然需要实验的检验。
实验表明,除金属外,欧姆定律对电解质溶液也适用,但对气态导体(如日光灯管、霓虹灯管中的气体)和半导体元件并不适用。也就是说,在这些情况下电流与电压不成正比,这类电学元件叫做非线性元件。
参考资料来源:百度百科-伏安特性曲线
所谓伏安特性,即是流过P-N结的
电流随电压变化的特性,在示波器上能十分形象地展示这种变化。
一根完整的伏安曲线包括正向特性与反向特性。通常,反向特性曲
线变化较为陡峭,当电压超过某个阈值时,电流会出现指数式上升。
通常可用反向击穿电压,反向电流和正向电压三个参数来进行伏安
特性曲线的描述。
LED的特性参数
3.1LED的效率[2]
3.1.1用于非显示的LED
用于非显示时,使用功率效率ηp与光学效率ηo。
1.功率效率ηp:即将输入的电功率Pi转换成辐射的功率Pe的效率。即
ηp=Pe/Pi×100% (3-1)
要提高ηp,就是要提高在一定电功率输入下的辐射功率输出,也就是减小器件的无用电功率损耗。如作好欧姆接触以减小焦耳热的损耗功率等。
2.光学效率ηo:即外量子效率ηqe与内量子效率ηqi的比。即
ηo=ηqe/ηqi (3-2)
光学效率可用来比较外量子效率的相对大小。所谓量子效率是指注入载流子复合而产生的光量子的效率。但由于内吸收和外反射等原因,使得产生的光量子效率等于辐射复合所产生的光子数N1T与激发时注入的电子空穴对数G之比。即
ηqi=N 1T/G (3-3)
由于半导体材料的折射率较高,反射和吸收的损失很大,所以辐射复合所产生的光量子不能全部射出器件之外。外量子效率是射出的光子数NT与注入的电子空穴对数G之比。即
ηqe=NT/G (3-4)
3.1.2用于显示的LED
用于显示的LED,有实际意义的是流明效率ηL(光度效率或发光效率)。即用人眼衡量的效率,它表示消耗单位电功率Pi所得到的光通量F。即
ηL=F/Pi(lm/W) (3-5)
ηL=ηp•ηb (3-6)
而
式中,ηb为照明功率,它是辐射功率转换成光通量的效率。即
ηb=F/Pe(lm/W) (3-7)
显然,提高ηL的方法就是提高ηp和ηb。即使发射光谱与视见函数有最大的重迭。
3.2发光光谱
发光光谱是指发光的相对强度(或能量)随波长(或频率)变化的分布曲线。[3]它直接决定着LED的发光颜色并影响它的流明效率。发射光谱的形成是由材料的种类、性质以及发光中心的结构决定的,而与器件的几何形状和封装方式无关。描述光谱分布的两个主要参量是它的峰值波长和半强度宽度(称为半宽度)。
对于辐射跃迁所发射的光子,其波长λ与跃迁前后的能量差ΔE之间的关系为
λ=hc/ΔE。对于发光二极管,复合跃迁前后的能量差大体就是材料的禁带宽度决定的。对大多数半导体材料来讲,由于折射率较大,在发射逸出半导体之前,可能在样品内已经过了多次反射。因为段波光比长波光更容易被吸收,所以峰值波长相应的光子能量比禁带宽度小些。例如GaAs的峰值波长出现在1.1eV,比室温下的禁带宽度少0.3eV。图3-1给出了GaAs0.6P0.4和的发射光谱。当GaAs1CxPx中的x值不同时,峰值波长在620~680nm之间变化,谱线半宽度大致为20~30nm。GaP发光的峰值波长在700nm附近,半宽度大约为100nm。
图3-1 GaAs0.6P0.4与GaP的发光光谱
峰值光子的能量还与温度有关,它随温度的增长而减少。在结温上升时,谱带波长以0.2~0.3nm/℃的比例向长波方向移动
3.3伏安特性
LED的伏安特性如图3-2所示,它与普通二极管的伏安特性大致相同。电压小于开启点的电压值时无电流,电压一超过开启点就显示出欧姆导通特性。[4]这时正向电流与电压的关系为
i =i0exp(eV/mkT) (3-8)
式中,m为复合因子。在宽禁带半导体中,当电流i<0.1mA时,通过结内深能级进行复合的空间复合电流起支配作用,这时m =2。电流增大后,扩散电流占优势时,m =1。因而实际测得的m值大小可以标志器件发光特性的好坏。
反向击穿电压一般在-1.5V以上。
图3-2 发光二极管的伏安特性曲线
3.4发光亮度与电流的关系[2]
LED的发光亮度B是单位面积发光强度的量度。在辐射发光发生在P区的情况下,发光亮度B与电子扩散电流idn之间有如下关系:
B ∝idnτ/eτR (3-9)
式中,τ是载流子辐射复合寿命τR和非辐射寿命τNR的函数。
图3-3 GaAs1CxPx、Ga1-xAlxAs和GaP发光二极管的亮度与电流密度的关系
图3-3给出了GaAs1CxPx、Ga1-xAlxAs和GaP(绿)发光二极管的亮度与电流密度的关系。这些亮度随电流密度近似成正比增加而不易饱和的管子,适合于在脉冲下使用。因为脉冲状态工作不易发热,在平均电流与直流电流相等的情况下可以得到更高的亮度。
3.5LED的寿命
LED的寿命定义为亮度降低到原有亮度的一半时所经历的时间。二极管的寿命一般都很长,在电流密度小于1A/cm2时,一般可达106h,最长可达109h。随着工作时间的加长,亮度下降的现象叫老化。老化的快慢与工作电流密度有关。随着电流密度的加大。老化变快,寿命变短。
3.6响应时间
在快速显示时,标志器件对信息反应速度的物理量叫响应时间,即指器件启亮(上升)与熄灭(率减)时间的延迟。实验证明,二极管的上升时间随电流的增加而近似呈指数衰减。它的响应时间一般都很短,如GaAs1CxPx仅为几个ns,Gap约为100ns。在用脉冲电流驱动二极管时,脉冲的间隔和占空因数必须在器件响应时间所许可的范围内。
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