LED主要参数及电学、光学、热学特性

    LED电子显示屏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V0 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 (e qVF/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 = IS e qVF/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。

    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。
    C-V特性呈二次函数关系（如图2）。由1MHZ交流信号用C-V特性测试仪测得。

    1.3 最大允许功耗PF m

    当流过LED的电流为IF、管压降为UF则功率消耗为P=UF×IF

    LED工作时，外加偏压、偏流一定促使载流子复合发出光，还有一部分变为热，使结温升高。若结温为Tj、外部环境温度为Ta，则当Tj＞Ta时，内部热量借助管座向外传热，散逸热量（功率），可表示为P = KT（Tj – Ta）。

    1.4 响应时间

    响应时间表征某一显示器跟踪外部信息变化的快慢。现有几种显示LCD（液晶显示）约10-3~10-5S，CRT、PDP、LED都达到10-6~10-7S（us级）。

    ① 响应时间从使用角度来看，就是LED点亮与熄灭所延迟的时间，即图中tr 、tf 。图中t0值很小，可忽略。

    ② 响应时间主要取决于载流子寿命、器件的结电容及电路阻抗。

    LED的点亮时间——上升时间tr是指接通电源使发光亮度达到正常的10%开始，一直到发光亮度达到正常值的90%所经历的时间。

    LED 熄灭时间——下降时间tf是指正常发光减弱至原来的10%所经历的时间。

    不同材料制得的LED响应时间各不相同；如GaAs、GaAsP、GaAlAs其响应时间＜10-9S，GaP为10-7 S。因此它们可用在10~100MHZ高频系统。