由理论分析可知,PN结两端电流i和电压u的关系为
式④中,k为玻尔兹曼常数;T为热力学温度;q为电子电荷量;ls是反向饱和电流。将式④中的kT/q用U1替代,得到
当T=300K时,U=26mV,根据式⑤画出表示LED的PN结的伏安特性曲线,如下面坐标图⑥所示。
由式⑤可知,PN结两端所加正向电压u>Ur时,电流i随电压u呈指数规律变化,当u<Ur,LED-UV芯片基本不发光。PN结两端加反向电压时,电流i≈-Is,Is在10μA以下,芯片不发光。
从图⑥所示曲线可以看出,PN结正向导通之前,LED中几乎是没有电流通过的,PN结在正向导通后,其两端电压有一个微小的变化,流过的电流就有很大的变化。LED是电流驱动型器件,当在LED两端加恒定电压时,随PN结温度的变化,其电阻也发生变化,流过电流将发生变化;当在LED两端加恒定电流时不会因温度变化改变工作电流,其发光状态也更加稳定。其发光亮度L(cdcm2)与正向电流I近似成正比,如式⑦所示。
式⑦中,K表示比例系数。如果电流在小范围内(I=1~10mA),m的取值范围是1.3~1.5;如果电流Ip的值大于10mA,m的取值为1,式7可简化为式⑧。
即LED的发光亮度与正向电流成正比。LED的正向电压和正向电流与半导体材料有关。使用时应根据所要求的亮度来选择合适的If值。若电流过大,就会烧毁LED的PN结。
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