发光二极管电学特性测试实验报告

发光二极管电学特性测试实验报告

实验目的

1、测量LED正常发光的电流范围；

2、测量各种LED正向导通电压。

3、测量各种LED烧毁的最小电流。

实验仪器

1、万用表；

2、10 ?/0.25W电阻1个，5k ?电位器（502）1个；

3、φ3mm红、黄、绿、兰、白LED各1个；

4、φ10mm红、黄、绿、兰、白LED各1个；

5、直流电压源（+5V）。

实验原理

1、LED简介

发光二极管简称为LED（light-emitting diode）。它是半导体二极管的一种，可以把电能转化成光能。发光二极管与普通二极管一样是由一个PN结组成，也具有单向导电性；当给发光二极管加上正向电压后，从P区注入到N区的空穴和由N区注入到P区的电子，在PN结附近分别与N区的电子和P区的空穴复合，产生自发辐射的可见或非可见辐射光。

不同的半导体材料中禁带宽度不同，因而电子和空穴复合时释放出的能量多少不同，释放出的能量越多，则发出的光的波长越短。由镓（Ga）与砷（AS）、磷（P）的化合物制成的二极管，当电子与空穴复合时能辐射出可见光，因而可以用来制成发光二极管。红色发光二极管的波长一般为650~700nm，黄色发光二极管的波长一般为585 nm左右，绿色发光二极管的波长一般为555~570 nm。

图1 PN结的电致发光（a）零偏压，（b）外加正向偏压VF

图2 磷化镓发光二极管

（a）管芯截面图（b）封装后的磷化镓发光二极管

按其使用材料可分为磷化镓(GaP)发光二极管、磷砷化镓(GaAsP)发光二极管、砷化镓(GaAs)发光二极管、磷铟砷化镓(GaAsInP)发光二极管和砷铝化镓(GaAlAs)发光二极管等多种。按其封装结构及封装形式除可分为金属封装、陶瓷封装、塑料封装、树脂封装和无引线表面封装外，还可分为加色散射封装（D）、无色散射封装（W）、有色透明封装（C）和无色透明封装（T）。

2、LED参数

发光二极管的两根引线中较长的一根为正极，应按电源正极。有的发光二极管的两根引线一样长，但管壳上有一凸起的小舌，靠近小舌的引线是正极。按发光管出光面特征分圆型、方型、矩型、面发光管、侧向管、表面安装管等。最为常见为圆型，其直径有：分为φ3mm3mm、φ4.4mm、φ5mm、φ8mm、φ10mm等。国外通常把φ3mm的发光二极管记作T-1；把φ5mm的记作T-1（3/4）；把φ4.4mm的记作T-1（1/4）。

发光二极管的反向击穿电压约5伏；最大工作电流与发光二极管的尺寸大小有关，φ3mm的发光二极管，最大工作电流为20mA；φ4.4mm的发光二极管，最大工作电流为40mA；φ7.8mm的发光二极管，最大工作电流为120mA；发光二极管伏安特性如图3所示。

图3 导通压降与颜色和电流的关系

从图3可见，红色发光二极管正向导通压降最低，约为1.8V~2.0V左右；黄色的正向压降次之，约为2.0~2.2V，绿色的压降为3.0~3.2V。

它的正向伏安特性曲线很陡，使用时必须串联限流电阻以控制通过管子的电流，否则电流过大会烧毁LED。限流电阻R可用下式计算：

式中E为电源电压，VF为LED的正向压降，IF为LED的工作电流。

LED（发光二极管）是pn结，LED具有非线性伏安特性（I-V特性）；还具有单向导电性，即外加正偏压表现低电阻，反偏压为高电阻。

实验电路

LED伏安特性测试电路

发光二极管正向导通，当达到导通电流时，二极管发光，当电流过大，发光二极管会烧毁。实验原理图如图4所示：

图4 实验原理图

实验步骤

1、将RW1电阻调至最大，按图4连接，图中LED使用红色发光二极管。观察红色发光二极管是否发光，将此时流过LED的电流和LED两端的电压记录在表1中。

2、将RW1缓慢调小，进行测试，数据填入表1中。注意记录刚亮、亮、极亮、烧毁五个状态的电流电压值。

实验数据与分析

表1 φ3mm 的LED V-I特性和发光状况

表2 φ10mm 的LED V-I特性和发光状况

分析：由实验数据表得出，

实验结论

综上所述。。。。

第二篇：实验二-发光二极管P-I特性测试实验

常用光纤器件特性测试实验

实验二发光二极管P-I特性测试实验

一、实验目的

1、学习发光二极管的发光原理

2、了解发光二极管平均输出光功率与注入电流的关系

3、掌握发光二极管P（平均发送光功率）-I（注入电流）曲线的测试

二、实验内容

1、测量发光二极管平均输出光功率和注入电流，并画出P-I关系曲线

2、根据P－I特性曲线，计算发光二极管斜率效率

三、预备知识

1、了解发光二极管与半导体激光器的异同点

四、实验仪器

1、ZY12OFCom13BG3型光纤通信原理实验箱 1台

2、FC接口光功率计 1台

3、850nm光发端机（HFBR-1414T） 1个

4、ST/PC-FC/PC多模光跳线 1根

5、万用表 1台

6、连接导线 20根

五、实验原理

半导体光源主要有半导体发光二极管（LED）和半导体激光器（LD）两种。LD已经在上一个实验介绍过，本实验主要是介绍LED。

发光二极管（LED）结构简单，是一个正向偏置的PN同质节，电子-空穴对在耗尽区辐射复合发光，称为电致发光。发光二极管（LED）发射的不是激光，输出功率较小、具有较宽的谱宽（30～60nm）、发射角较大（≈100°）、与光纤的耦合效率较低。其优点是：寿命很长，理论推算可达10⁸至10¹⁰小时，其次是受温度影响较小，输出光功率与注入电流的线性关系较好，价格也比较便宜，驱动电路简单，不存在模式噪声等问题。半导体发光二极管（LED）可以做为中短距离、中小容量的光纤通信系统的光源。

对于发光二极管（LED）而言，自发辐射产生的功率是由正向偏置电压产生的注入电流提供的，当注入电流为I，工作在稳态时，电子-空穴对通过辐射和非辐射复合，其复合率等于载流子注入率，其中发射电子的复合率决定于内量子效率，光子产生率为，因此LED内产生的光功率为