发光二极管的伏安特性曲线

基于LED各个应用领域的实际需求，LED的测试需要包含多方面的内容，包括：电特性、光特性、开关特性、颜色特性、热学特性、可靠性等。

1、电特性LED是一个由半导体无机材料构成的单极性PN结二极管，它是半导体PN结二极管中的一种，其电压-电流之间的关系称为伏安特性。

由图1可知，LED电特性参数包括正向电流、正向电压、反向电流和反向电压，LED必须在合适的电流电压驱动下才能正常工作。

通过LED电特性的测试可以获得LED的最大允许正向电压、正向电流及反向电压、电流，此外也可以测定LED的最佳工作电功率。

图 1 LED伏安特性曲线LED电特性的测试一般利用相应的恒流恒压源供电下利用电压电流表进行测试。

2、光特性类似于其它光源，LED光特性的测试主要包括光通量和发光效率、辐射通量和辐射效率、光强和光强分布特性和光谱参数等。

（1）光通量和光效有两种方法可以用于光通量的测试，积分球法和变角光度计法。

变角光度计法是测试光通量的最精确的方法，但是由于其耗时较长，所以一般采用积分球法测试光通量。

如图2所示，现有的积分球法测LED光通量中有两种测试结构，一种是将被测LED放置在球心，另外一种是放在球壁。

_h:^E8(_ d图 2 积分球法测LED光通量此外，由于积分球法测试光通量时光源对光的自吸收会对测试结果造成影响，因此，往往引入辅助灯，如图3所示。

图3 辅助灯法消除自吸收影响在测得光通量之后，配合电参数测试仪可以测得LED的发光效率。

而辐射通量和辐射效率的测试方法类似于光通量和发光效率的测试。

（2）光强和光强分布特性图4 LED光强测试中的问题如图4所示，点光源光强在空间各方向均匀分布，在不同距离处用不同接收孔径的探测器接收得到的测试结果都不会改变，但是LED由于其光强分布的不一致使得测试结果随测试距离和探测器孔径变化。

因此，CIE-127提出了两种推荐测试条件使得各个LED在同一条件下进行光强测试与评价，目前CIE-127条件已经被各LED制造商和检测机构引用。

二极管伏安曲线
嘿，朋友们！今天咱来聊聊二极管伏安曲线这玩意儿！你们知道吗，这二极管伏安曲线就像是电子世界里的一张神秘地图！
想象一下，电流就像个调皮的小精灵，在二极管这个奇妙的小天地里跑来跑去。

而伏安曲线呢，就是记录这个小精灵活动轨迹的神奇画卷。

当电压慢慢增加的时候，电流一开始就像个害羞的孩子，不太愿意动弹。

这就好比你刚开始推一个大箱子，得使点劲才能让它动起来。

可一旦过了某个临界点，电流就像突然开了窍似的，蹭蹭地往上窜！这难道不神奇吗？
再看看那曲线的形状，弯弯曲曲的，多有意思啊！它可不是随便长成这样的哦，这里面蕴含着无数的奥秘和规律。

而且啊，这二极管伏安曲线对于电子工程师们来说，那可太重要啦！就像航海家离不开航海图一样，工程师们靠着它来设计电路、优化性能。

没有它，那电子世界得乱成啥样啊！
你们说，这么重要又有趣的二极管伏安曲线，是不是值得我们好好研究研究？它就像隐藏在电子世界里的宝藏，等待着我们去发掘，去探索！它让我们看到了电流和电压之间那奇妙的关系，让我们对电子的世界有了更深刻的认识。

所以啊，可别小看了这小小的二极管伏安曲线哦，它的作用可大着呢！。

二极管伏安特性曲线实验报告二极管伏安特性曲线实验报告引言：二极管是一种常见的电子元件，它具有非线性的伏安特性。

通过研究二极管的伏安特性曲线，可以更好地理解二极管的工作原理和特性。

本实验旨在通过实验测量，绘制二极管的伏安特性曲线，并分析其特点和应用。

实验过程：1. 实验器材准备：本实验所需的器材有：二极管、直流电源、电阻、万用表、导线等。

2. 实验步骤：（1）将二极管连接到电路中，注意极性的正确连接。

（2）将直流电源接入电路，调节电压为适当的范围，如0-10V。

（3）通过万用表测量电压和电流的数值，并记录下来。

（4）调节直流电源的电压，重复步骤（3），得到不同电压下的电流数值。

（5）根据测量数据，绘制二极管的伏安特性曲线。

实验结果：根据实验测量的数据，我们得到了二极管的伏安特性曲线。

在实验中，我们发现了以下几个重要的特点：1. 正向特性：当二极管的正向电压增加时，电流呈指数增长。

这是因为在正向电压作用下，二极管的P区域和N区域之间的势垒逐渐减小，导致电子和空穴的扩散增加，形成电流。

当正向电压超过二极管的导通电压时，电流急剧增加，二极管进入导通状态。

2. 反向特性：当二极管的反向电压增加时，电流基本保持为零，直到达到反向击穿电压。

反向击穿电压是指当反向电压达到一定程度时，势垒电场足以使电子和空穴发生碰撞，形成电流。

在反向击穿电压下，二极管的电流急剧增加，导致二极管受损。

3. 饱和电流和饱和电压：在正向特性中，当二极管的正向电压继续增大时，电流并不会无限增加，而是趋于饱和。

饱和电流是指当正向电压增大到一定程度时，二极管的电流达到最大值并趋于稳定。

饱和电压是指在饱和状态下，二极管的电压维持在一个相对稳定的值。

实验分析：通过实验测量得到的二极管的伏安特性曲线，我们可以进一步分析其特点和应用。

1. 整流器：二极管的正向特性使其成为一种理想的整流器。

在交流电路中，通过使用二极管，可以将交流电信号转换为直流电信号。

发光二极管的伏安特曲线发光二极管（LED）是一种半导体器件，其伏安特（V-I）曲线是描述其电流与电压之间关系的曲线。

由于LED的特殊结构和材料，它的V-I曲线具有许多独特的特征。

本文将介绍发光二极管的V-I曲线、其特点以及如何使用它。

1. 发光二极管的基本结构和原理一个标准的LED由一个n型半导体和一个p型半导体组成。

其中n型半导体中的电子和p型半导体中的空穴在结界面处相遇并结合成激子（复合电子或复合空穴）。

这种复合释放出能量，一部分通过声子散射转化为热能，另一部分则以光子形式辐射出来，从而实现发光。

电流在LED中的流动通过注入电子和空穴实现，n型半导体中自由电子的密度比p型半导体中的空穴密度高，当在两个半导体之间加上外电压时，电子和空穴将被注入LED中，并在结界面处发生复合。

在LED正向偏压下，大量的电子与空穴在结界面内相遇，形成复合激子，并进一步形成光子并导致LED的发光。

LED的V-I曲线具有许多独特的特征。

下面是一些可能与LED V-I曲线有关的特点：（1）具有正向启动电压在LED正向偏置时，必须达到一定的电压才能促使电子和空穴结合，并产生光子。

这个电压被称为LED的正向启动电压。

通常，正向启动电压在1.8V到3.0V之间，并且取决于LED的颜色和材料。

（2）电流的线性响应一般情况下，LED的V-I曲线是近似于线性的。

这意味着，LED的电流响应近似于输入电压或电流，因此可以将LED视为一个具有线性响应的电阻。

（3）具有温度依赖性LED的发光效率和正向启动电压通常随温度升高而下降。

这是因为随着温度升高，复合激子和电子空穴的散射强烈程度增加，从而减少能够发射出光子的数量。

（4）有反向电导当电压增加到LED负向偏置时，反向电流是非常小的，通常在几毫安以下。

但是，当反向偏压接近LED的破坏电压时，反向电流会急剧增加，这可能会导致LED破坏。

3. 使用发光二极管的V-I曲线LED的V-I曲线是非常有用的，可用于设计和控制电路中的LED。

北京师范大学物理实验教学中心普通物理实验室·基础物理实验要求发光二极管的伏安特性实验仪器发光二极管（红绿蓝三色），直流稳压电源，数字万用表，伏特表，安培表，电阻箱，开关，导线若干，信号发生器实验内容一．二极管极性的判断:使用数字万用表二极管专用检测端粗测发光二极管（三个二极管都要测量），判断管子的正负极，并记录判断结果。

如果无法判断，暂时按照红色接头为正极进行下一步实验。

二．测量红色发光二极管的伏安特性:1． 按照预习要求设计连接电路（判断内接还是外接），稳压电源输出先设为0V ，限流电阻R =100Ω，开关先不要合上，待老师检查后再继续。

注意：发光二极管正向开启后电阻只有几欧，安培表内阻几欧，伏特表内阻几千欧2． 合上开关，缓慢调节稳压电源输出到3.0V 。

如果仍然不发光，改变二极管的连接方向再测。

如果测得发光二极管的电压0=F U V 或者3=F U V ，二极管仍然不发光，可能已经损坏，请联系老师判断。

3． 缓慢滑动滑线变阻器，使安培表的示数从0增加到20m A ，观察伏特表的变化范围，确定并选择电表量程。

注意：整个测量过程中不要换挡。

4． 固定限流电阻R =100Ω不变，改变稳压电源输出（0~3V 左右，以正向导通电流0~20mA为准可适当调整），记录二极管两端电压和正向导通电流，得到伏安特性曲线。

要求：不少于20个测量点，拐点处多测几个！三．测量绿色和蓝色发光二极管的伏安特性:方法同二。

四. 测量安培表和伏特表的内阻（对应使用的量程，断开电路测）五．（选做）设计一个简单的红绿交通灯先设计电路，待老师检查无误后再合上开关观察实验效果，并尝试改变红、绿灯的时间。

注意事项1、 电流不得超过20mA ，如果电压达到3V 二极管仍不发光，检查是否正负极接反！2、 二极管避免点亮过长时间，以免温度升高，影响测量结果。

3、 发光二极管的极性（未能判断的暂以红黑接头为依据）与电源的输出极性要一致。

二极管的伏安特性图5 二极管的伏安特性曲线半导体二极管最重要的特性是单向导电性。

即当外加正向电压时，它呈现的电阻（正向电阻）比较小，通过的电流比较大，当外加反向电压时，它呈现的电阻（反向电阻）很大，通过的电流很小（通常可以忽略不计）。

反映二极管的电流随电压变化的关系曲线，叫做二极管的伏安特性，如图5所示。

（1）正向特性当外加正向电压时，随着电压U的逐渐增加，电流I也增加。

但在开始的一段，由于外加电压很低。

外电场不能克服PN结的内电场，半导体中的多数载流子不能顺利通过阻挡层，所以这时的正向电流极小（该段所对应的电压称为死区电压，硅管的死区电压约为0～0.5伏，锗管的死区电压约为0～0.2伏）。

当外加电压超过死区电压以后，外电场强于PN结的内电场，多数载流子大量通过阻挡层，使正向电流随电压很快增长。

即：当V＞0，二极管处于正向特性区域。

正向区又分为两段：当0＜V＜Vth时，正向电流为零，Vth称为死区电压或开启电压。

当V＞Vth时，开始出现正向电流，并按指数规律增长。

（2）反向特性当外加反向电压时，所加的反向电压加强了内电场对多数载流子的阻挡，所以二极管中几乎没有电流通过。

但是这时的外电场能促使少数载流子漂移，所以少数载流子形成很小的反向电流。

由于少数载流子数量有限，只要加不大的反向电压就可以使全部少数载流子越过PN结而形成反向饱和电流，继续升高反向电压时反向电流几乎不再增大。

当反向电压增大到某一值（曲线中的D点）以后，反向电流会突然增大，这种现象叫反向击穿，这时二极管失去单向导电性。

所以一般二极管在电路中工作时，其反向电压任何时候都必须小于其反向击穿时的电压。

即：当V＜0时，二极管处于反向特性区域。

反向区也分两个区域：当VBR＜V＜0时，反向电流很小，且基本不随反向电压的变化而变化，此时的反向电流也称反向饱和电流IS。

当V≥VBR时，反向电流急剧增加，VBR称为反向击穿电压。

在反向区，硅二极管和锗二极管的特性有所不同。

发光⼆极管的最佳⼯作电压是多少伏？
发光⼆极管也是电流驱动型的器件，是⼀种⽐较特殊的⼆极管，⼀般不谈最佳的⼯作电压，其主要参数为⼯作电流，该参数是⼀个范围，且发光⼆极管具有正向导通电压，也是⼀个范围，⼯作电流和正向导通电压与发光⼆极管的颜⾊相关，颜⾊不同其范围也不相同。

发光⼆极管的⼯作电流和导通电压
在LED照明⾏业，发光⼆极管会通过恒流驱动器来驱动，多个LED串联在⼀起，流过每个LED 的电流是⼀致的，这样可以保证每个LED的发光⽐较均匀。

在驱动少数LED时，⽐如电源指⽰灯等，可以将发光⼆极管和限流电阻串联在⼀起接⼊电压中，如下所⽰。

才⽤这种⽅式的时候，需要考虑发光⼆极管的正向导通电压和⼯作电流，因为这涉及到限流电阻的选取。

以常⽤的普通红⾊发光⼆极管为例，其正向导通压降的范围为(1.5-2.6)V，⼯作电流最⼤不超过22mA。

所以，发光⼆极管不存在最佳的⼯作电压⼀说，通过选取不同的限流电阻都可以使发光⼆极管正常⼯作。

⼆极管的伏安特性曲线
发光⼆极管也是⼆极管，也遵循⼆极管的伏安特性曲线，也具有开启电压的参数，其伏安特性曲线如下图所⽰。

从图上可以看出，当发光⼆极管两端的电压⼩于开启电压时，处于截⽌状态，当发光⼆极管正常⼯作时，存在正向导通压降，并且此时如何电压发⽣微⼩的变化的话可引起电流的较⼤变化，所以为了避免这种情况发光⼆极管⼀般采⽤恒流源来驱动。

实验四二极管伏安特性曲线的测定【一】实验目的电路中有各种电学元件，如碳膜电阻、线绕电阻、晶体二极管和三极管、光敏和热敏元件等。

人们常需要了解它们的伏安特性，以便正确的选用它们。

通常以电压为横坐标，电流为纵坐标作出元件的电压—电流关系曲线，叫做该元件的伏安特性曲线。

如果元件的伏安特性曲线是一条直线，说明通过元件的电流与元件两端的电压成正比，则称该元件为线性元件（例如碳膜电阻）；如果元件的伏安特性曲线不是直线，则称其为非线性元件（例如晶体二极管、三极管）。

本实验通过测量二极管的伏安特性曲线，了解二极管的单向导电性的实质。

【二】实验原理晶体二极管是常见的非线性元件，其伏安特性曲线如图1所示。

当对晶体二极管加上正向偏置电压，则有正向电流流过二极管，且随正向偏置电压的增大而增大。

开始电流随电压变化较慢，而当正向偏压增到接近二极管的导通电压（锗二极管为0.2左右，硅二极管为0.7左右时），电流明显变化。

在导通后，电压变化少许，电流就会急剧变化。

当加反向偏置电压时，二极管处于截止状态，但不是完全没有电流，而是有很小的反向电流。

该反向电流随反向偏置电压增加得很慢，但当反向偏置电压增至该二极管的击穿电压时，电流剧增，二极管PN结被反向击穿。

二极管一般工作在正向导通或反向截止状态。

当正向导通时，注意不要超过其规定的额定电流；当反向截止时，更要注意加在该管的反向偏置电压应小于其反向击穿电压。

但是，稳压二极管却利用二极管的反向击穿特性而恰恰工作于反向击穿状态。

本实验用伏安法测定二极管的伏安特性，测量电路如图2所示。

测定二极管的电压与电流时，电压表与电流表有两种不同的接法。

如图2，电压表接A 、D 两端叫做电流表外接；电压表接A 、D ′端叫做电流表内接。

电流表外接时，其读数为流过二极管的电流I D 与流过电压表电流I V 之和，即测得的电流偏大；电流表内接时，电压表读数为二极管电压V D 与电流表电压V A 之和，即测得的电压偏大。