LED作為一個電致發(fā)光的P-N結器件,其特性可通該P-N結的電學參數(shù),以及作為一個發(fā)光器件的光學參數(shù)來進行描述。
一、伏安特性是描述一個P-N結器件的重要參數(shù),它是P-N結性能,P-N結制作工藝優(yōu)劣的重要標識。所謂伏安特性,即是流過P-N結的電流隨電壓變化的特性,在示波器上能十分形象地展示這種變化。
一根完整的伏安曲線包括正向特性與反向特性。通常,反向特性曲線變化較為陡峭,當電壓超過某個閾值時,電流會出現(xiàn)指數(shù)式上升。通?捎梅聪驌舸╇妷海聪螂娏骱驼螂妷喝齻參數(shù)來進行伏安特性曲線的描述。正向電壓VF 是指額定正向電流下器件二端的電壓降,這個什既與材料的禁帶寬度有關,同時也標識了P-N結的體電阻與歐姆接觸電阻的高低。VF的大小一定程度上反映了電極制作的優(yōu)劣。相對于20毫安的正向電流,紅黃光類LED的VF值約為2伏,而GaN基蘭綠光類LED器件的VF值通常大于3伏。反向漏電流IR是指給定的反向電壓下流過器件的反向電流值,這個值的大小十分敏感于器件的質量。通常在5伏的反向電壓下,反向漏電流應不大于是10微安,IR過大表明結特性較差。反向擊穿電壓是指當反向電壓大于某一值時,反向漏電電流會急劇增大,反映了器件反向耐壓的特性。對一個具體器件而言,漏電流大小的標準有所不同,在較為嚴格的情況下,要求在規(guī)定電壓下,反向漏電流不大于10微安。
二、除了電學特性,還需采用一系列的光學參數(shù)來描述LED器件的性能,其中較為重要的參數(shù)為器件的峰值波長與光強?梢姽鈱匐姶挪ǚ懂,通常可以用波長來表達人眼所能感受到的?梢姽獾妮椛淠芰浚话憧梢姽獾牟ㄩL范圍在380nm—760nm之間,波長越長,其相應的光子能量就越低,光的顏色也顯得越紅,當光子的波長變短時,光將逐漸由紅轉黃,進而變綠變蘭,直至變成紫色。對于一個LED器件,其所發(fā)的光會在峰值λP處有所展開,其波長半寬度通常為10—30nm,半寬度越越小,說明LED器件的材料越純,性能越均勻,晶體的完整性也越好。光強是衡量LED性能優(yōu)劣的另一個重要參數(shù),通常用字母Iv來表示。光強的定義是,光在給定方向上,單位立體角內發(fā)了1流
明的光為1燭光,其單位用坎德拉(cd)表示。其關系可用公式(6-1)表征:
Iv=dφ/dΩ (6-1)
式中φ的單位為流明,Iv的單位即是cd,dΩ是單位立體角,單位為度。一個超亮LED芯片的法向光強一般在30—120mcd之間,封裝成器件后,其法向光強通常要大于1cd.
光通量是判別LED發(fā)光效率的一個更為客觀的參量,它表示單位時間內電發(fā)光體發(fā)出的光能的大小,單位為流明(lm)。通常白熾燈與熒光燈的光效分別為15lm/w與60lm/w,燈泡的功率越大,光通量越大。對于一個性能較高的LED器件,光效為20lm/w,實驗室水平也有達到100lm/w的。為使LED器件更快地用于照明,必須進一步提高LED器件的發(fā)光效率,估計10年后,LED的光效可達200lm/w。屆時,人類將會迎來一個固態(tài)光源全面替代傳統(tǒng)光源的新時代。