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(xué)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(dāng)T=300K時(shí),U=26mV,根據(jù)式⑤畫(huà)出表示LED的PN結(jié)的伏安特性曲線,如下面坐標(biāo)圖⑥所示。
由式⑤可知,PN結(jié)兩端所加正向電壓u>Ur時(shí),電流i隨電壓u呈指數(shù)規(guī)律變化,當(dāng)u<Ur,LED-UV芯片基本不發(fā)光。PN結(jié)兩端加反向電壓時(shí),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(méi)有電流通過(guò)的,PN結(jié)在正向?qū)ê?其兩端電壓有一個(gè)微小的變化,流過(guò)的電流就有很大的變化。LED是電流驅(qū)動(dòng)型器件,當(dāng)在LED兩端加恒定電壓時(shí),隨PN結(jié)溫度的變化,其電阻也發(fā)生變化,流過(guò)電流將發(fā)生變化;當(dāng)在LED兩端加恒定電流時(shí)不會(huì)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(jiǎn)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(dǎo)體材料有關(guān)。使用時(shí)應(yīng)根據(jù)所要求的亮度來(lái)選擇合適的If值。若電流過(guò)大,就會(huì)燒毀LED的PN結(jié)。
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