发光二极管参数的测量 一 发光二极管的结构和基本原理 1 发光二极管的结构 发光二极管（light emission diode LED）图1 显示了LED 的结构截面图。要使 LED 发光，有源层的半导体材料必须是直接带隙材料，越过带隙的电子和空穴能够直接复合发射出光子。为了使器件有好的光和载流子限制，大多采用双异质结（DH）结构。 2 LED 的基本工作原理 LED 是一种直接注入电流的发光器件，是半导体晶体内部受激电子从高能级回复到低能级时，发射出光子的结果，这就是通常所说的自发发射跃迁。当 LED 的PN 结加上正向偏压，注入的少数载流子和多数载流子（电子和空穴）复合而发光。值得注意的是，对于大量处于高能级的粒子各自分别自发发射一列一列角频率为ν ＝Eg/h 的光波，但各列光波之间没有固定的相位关系，可以有不同的偏振方向，并且每个粒子所发射的光沿所有可能的方向传播，这个过程称为自发发射。其发射波长可用下式来表示： λ (μ m)＝1.2396/Eg(eV) 二 发光二极管的特性及测试方法 1 LED 的光谱特性及测试方法 由于 LED 没有光学谐振腔选择波长，所以它的光谱是以自发发射为主的光谱，图2 显示出了LED 的典型光谱曲线。发光光谱曲线上发光强度最大时所对应的波长称为发光峰值波长，光谱曲线上两个半光强点所对应的波长差称为谱线宽度（简称线宽），其典型值在 30－40nm 之间。峰值波长和谱线宽度的测试方法如图3 所示，当被测器件的正向工作电流达到规定值时，旋转单色仪波鼓，使指示器达到最大值，读出波长峰值，此即为该器件的发光光 P 电极（＋） N 电极(-) 有源层 N 型隔离层 P 型隔离层 N 型衬底 图1 边发射 LED 结构截面 峰值波长。在旋转单色仪波鼓（朝相反方向各转一次），使指示器读数为最大值的一半时，读出两个等于最大值一半的数值，两者之差即为光谱谱线宽度。 由图2 可以看出，当器件温度升高时，光谱曲线随之向右移动，从峰值波长的变化可以求出LED 的波长温度系数。 2 LED 的伏安特性及测试方式 LED 通常都具有图4 所示的较好的伏安特性。当LED 管芯通过正向电流为规定的值时，正、负极之间产生的电压降，即为正向压降（以VF 表示，单位为V），由于正向电阻比较小，故VF 一般都较低，图5 示出了VF 的测试原理图 0.5 1 相对功率 图2 LED 的光谱曲线 波长 25℃ 60℃ 单色仪 恒流源 LED 探测器 指示器 图3 LED 的峰值波长和线宽测试方框图 I...
