由理論分析可知,PN結(jié)兩端電流i和電壓u的關(guān)系為 式④中,k為玻爾茲曼常數(shù);T為熱力學溫度;q為電子電荷量;ls是反向飽和電流。將式④中的kT/q用U1替代,得到 當T=300K時,U=26mV,根據(jù)式⑤畫出表示LED的PN結(jié)的伏安特性曲線,如下面坐標圖⑥所示。
由式⑤可知,PN結(jié)兩端所加正向電壓u>Ur時,電流i隨電壓u呈指數(shù)規(guī)律變化,當u<Ur,LED-UV芯片基本不發(fā)光。PN結(jié)兩端加反向電壓時,電流i≈-Is,Is在10μA以下,芯片不發(fā)光。 從圖⑥所示曲線可以看出,PN結(jié)正向?qū)ㄖ?LED中幾乎是沒有電流通過的,PN結(jié)在正向?qū)ê?其兩端電壓有一個微小的變化,流過的電流就有很大的變化。LED是電流驅(qū)動型器件,當在LED兩端加恒定電壓時,隨PN結(jié)溫度的變化,其電阻也發(fā)生變化,流過電流將發(fā)生變化;當在LED兩端加恒定電流時不會因溫度變化改變工作電流,其發(fā)光狀態(tài)也更加穩(wěn)定。其發(fā)光亮度L(cdcm2)與正向電流I近似成正比,如式⑦所示。 式⑦中,K表示比例系數(shù)。如果電流在小范圍內(nèi)(I=1~10mA),m的取值范圍是1.3~1.5;如果電流Ip的值大于10mA,m的取值為1,式7可簡化為式⑧。 即LED的發(fā)光亮度與正向電流成正比。LED的正向電壓和正向電流與半導體材料有關(guān)。使用時應根據(jù)所要求的亮度來選擇合適的If值。若電流過大,就會燒毀LED的PN結(jié)。
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