题目 观测电容特性 光电二极管光电特性
光电二极管的特点
光电二极管的特点光电二极管是一种能将光能转化为电能的半导体器件。
它具有以下特点：1. 光电转换效率高：光电二极管能够将光能有效转换为电能。
当光照射到光电二极管的PN结时，光子的能量会被转移到导带内的电子上，使其跃迁到导带上形成电流。
光电转换效率高意味着光电二极管能够更有效地将光能转化为电能，提高能源利用效率。
2. 灵敏度高：光电二极管对光的响应速度快，能够实时感受光的变化。
当光照强度改变时，光电二极管能够迅速产生对应的电流变化。
这种高灵敏度使得光电二极管在光控制、光测量等领域有广泛的应用。
3. 响应频率宽：光电二极管对光信号的响应频率范围广，可以接收从红外到紫外的各种波长的光信号。
不同材料制成的光电二极管对不同波长的光信号有不同的响应范围，可根据需求选择合适的光电二极管。
4. 反向漏电流小：光电二极管在反向电压下的漏电流很小，这是因为在正向偏置时，PN结的电子和空穴会被推向相反的方向，从而减小了反向电流。
这种特性使得光电二极管在需要保持较低电流的应用中非常有效，例如在光传感器中。
5. 工作电压低：光电二极管在正向偏置时的工作电压一般较低，通常在几伏至十几伏之间。
这使得光电二极管可以通过低电压驱动，降低了能耗，提高了电路的稳定性。
6. 结构简单、体积小：光电二极管的结构相对简单，通常由一个PN结构组成。
这使得光电二极管的制造成本较低，便于大规模生产。
此外，光电二极管的体积小，重量轻，便于集成和嵌入到各种设备中。
光电二极管作为光电转换器件，具有高转换效率、高灵敏度和快速响应等特点，被广泛应用于各个领域。
在通信领域，光电二极管用于接收和发送光信号，实现光纤通信。
在光测量领域，光电二极管用于测量光强、光谱分析和光学检测等。
在光控制领域，光电二极管可以用于光敏开关、光敏电路等。
此外，光电二极管还广泛应用于光电传感器、光电显示器、太阳能电池等领域。
光电二极管具有高效、快速、灵敏、稳定等特点，是一种重要的光电转换器件。
光电二极管的性质与应用
光电二极管的性质与应用光电二极管，作为一种常用的光电转换器件，具有独特的性质和广泛的应用。
它能够将光信号转换为电信号，从而实现光电转换，并在许多领域中发挥重要作用。
一、光电二极管的性质光电二极管的性质可以从以下几个方面来讨论。
首先是光电二极管的光电效应。
光电二极管利用光电效应使光能转化为电能。
当光照射在光电二极管的PN结区域时，电子会被激发，并被加速运动到PN结的一侧，通过外接电路，电流得以流动。
这种光电效应的存在使得光电二极管成为光电转换中一种重要的器件。
其次是光电二极管的电流-电压特性。
光电二极管的电流-电压特性与一般的二极管相似，但也有一定的区别。
在正向偏置情况下，只有当光照射到达一定光照强度时，才能产生显著的电流。
而在反向偏置情况下，只有当光照射较强时，才能产生逆向饱和电流。
这些特性使得光电二极管在光探测、光测量和光通信等领域中得到了广泛的应用。
另外，光电二极管的探测频率范围也是其重要性质之一。
不同类型的光电二极管对不同频率的光有不同的响应能力。
例如，快速响应的光电二极管适用于高速通信领域，而波长选择器件则广泛应用于光谱分析等领域。
二、光电二极管的应用光电二极管由于其独特的性质而在许多领域中得到广泛应用。
下面将介绍光电二极管在几个重要领域的应用。
首先是光通信领域。
光电二极管在光接收器中起到了关键作用。
它能够将传输的光信号转换为电信号，并通过其他电子元器件进行进一步处理。
这种高效的光电转换技术使得现代光纤通信系统能够实现高速、远距离的信息传输。
其次是光测量领域。
光电二极管的灵敏度高、频率范围广，使其成为光测量中不可或缺的一部分。
例如，光电二极管可用于光度计、色度计和光谱仪等仪器中。
这些仪器能够测量光的亮度、颜色和波长分布，对于光学研究和实验具有重要意义。
另外，光电二极管还广泛应用于光电探测领域。
以夜视仪为例，光电二极管能够将低能量的红外光信号转换为清晰的电信号，使得观察者能够在暗夜环境下看到目标。
光电二极管的特性研究
光电二极管的特性研究光电二极管是一种能够将光能转换为电能的器件，广泛应用于光电传感器、摄像头、光通信等领域。
在光电二极管的特性研究中，常常涉及到光敏元件的结构、光电特性以及性能优化等方面。
本文将对光电二极管的特性研究进行详细探讨。
首先，光电二极管的结构是特性研究的基础。
典型的光电二极管结构包括P-N结、光吸收层和电极。
P-N结是光电二极管的核心部分，由P型半导体和N型半导体通过特定工艺制备而成。
光吸收层则用于吸收光能，并将其转化为电能。
而电极则用于接收并传导电流。
不同的光电二极管结构会直接影响其光电特性和性能优劣。
其次，光电二极管的光电特性是特性研究的重要内容之一、其中，光电流和光电压是光电二极管最常见的光电特性。
光电流是指当光源照射到光电二极管时，光电二极管产生的电流。
光电压则是指当光电二极管处于开路状态时，测量到的电压。
光电流和光电压可以通过不同光源的照射强度、波长以及电压等参数进行研究。
实验结果显示，光电流和光电压与照射光强、波长以及电压之间存在着一定的关系，可以通过这些关系来了解光电二极管的光电特性。
此外，光电二极管的性能优化也是特性研究中的重要方面。
性能优化意味着通过改进光电二极管的结构和工艺，使其具备更好的光电特性和应用性能。
例如，可以通过优化光吸收层的材料和厚度，提高光电转换效率。
同时，通过改进电极材料和接触方式，降低串联电阻，提高光电二极管的响应速度和灵敏度。
性能优化需要综合考虑结构设计、材料选择、工艺优化以及器件制备等多个方面，以实现更高效、稳定和可靠的光电二极管。
总结起来，光电二极管的特性研究涉及到结构、光电特性和性能优化等多个方面。
通过研究光电二极管的特性，可以深入了解其原理和工作机制，并且有助于优化器件性能，提高其应用性能。
未来随着科学技术的进步，光电二极管的特性研究将会更加深入，在光通信、光电传感器等领域将发挥更重要的作用。
光电探测器（光电二极管）
光电探测器（光电二极管）光电探测器(光电二极管)本文介绍了光电与系统的组成，阐述了光电二极管的分类及原理，本文着重介绍了pn 光电二极管，及其结构原理。
1引言自年第一台红宝石激光器问世以来,古老的光学发生了革命性的变化与此同时,电子学也突飞猛进地向前发展.光学和电子学紧密联合形成了光电子学这一崭新的学科.由此发展起来的光电子高新技术, 已深入到人们生活的各个领域, 从光纤通信, 镭射唱盘到海湾战争中的现代化武器, 都和光电子技术密切相关.而光电探测器则是光电子系统中不可缺少的重要器件.可以毫不夸大地说, 没有光电探测器件, 就没有今天的光电子学系统2工作原理光电探测器的机理是光电效应原理，光电效应有三种：光电导效应，光生伏特效应，光电子发射效应。
光电导效应：在光照下，半导体吸收光子能量后，载流子的浓度增大，使材料的电导率增大，电阻率减小。
光生伏特效应：在光照下，p-n 结的两端产生电势差，当材料短接时能得到短路电流。
光电子发射效应：金属或半导体受光照射，如果光子能量足够大，可以使电子从材料表面逸出，成为真空中的自由电子。
利用这三种效应制作的光电探测器称为光子探测器。
除光子探测器外，光电探测器还有热探测器，其机理是材料因吸收光辐射能量使其自身温度升高，从而改变它的电学性能。
光电探测器的分类：2.1．pn 光电二极管2.1.1、空间电荷区考虑两块半导体晶体，n 型和p 型。
n 型：电子很多而空穴很少；p 型: 空穴很多而电子很少。
单独的n 型和p 型半导体是电中性的。
光电二极管pin 光电二极管雪崩光电二极管光电三极管光电池光敏电阻光电倍增管热释电探测器热敏电阻热电偶气动管当两块半导体结合形成p-n结时，由于存在载流子浓度梯度，导致了空穴从p 区到n区，电子从n区到p区的扩散运动。
从而在pn 结附近p区和n区两侧各自形成了一个负电荷区和正电荷区，这两个区域称为空间电荷区。
2.1.2．pn结光电探测器工作原理通常pn光电探测器要加反向偏压。
物理实验技术中的光电二极管特性测量与分析
物理实验技术中的光电二极管特性测量与分析光电二极管是一种能够将光能转化为电能的器件，广泛应用在光电传感器、光通信、光电测量和光谱分析等领域。
在物理实验技术中，测量和分析光电二极管的特性对于研究光电效应、了解器件性能以及优化实验设计都具有重要意义。
一、光电二极管原理和基本特性光电二极管的原理是基于光电效应，利用光照射在PN结上产生电子-空穴对，使得PN结两端产生电压。
其关键特性包括响应频率、光电流、暗电流、光电流增益等。
测量这些特性需要合适的实验装置和方法来获取准确的结果。
二、光电二极管特性的测量方法1. 频响特性测量频响特性测量是评估光电二极管对光信号变化的响应速度的重要方法。
常用的实验装置包括函数发生器、光源和示波器。
通过改变函数发生器输入的正弦光信号频率，测量光电二极管输出的电流或电压的变化，从而得到频响特性曲线。
这些曲线反映了光电二极管的截止频率、带宽和相移等信息。
2. 光电流和暗电流测量光电流和暗电流是衡量光电二极管敏感度的重要指标。
光电流指的是光照射下二极管产生的输出电流，可以通过连接电流表或电流放大器进行测量。
而暗电流是指在没有光照射的情况下，二极管自身产生的微弱电流。
暗电流直接影响光电二极管的信噪比和稳定性，需要特殊的实验装置和方法进行测量。
三、光电二极管特性分析测量得到的光电二极管特性数据可以通过分析得到有关器件性能的重要信息。
以下是几个典型的分析方法：1. 截止频率和带宽分析利用频响特性曲线可以确定光电二极管的截止频率和带宽。
截止频率是指光电二极管对信号频率的响应达到3dB衰减的频率，可以通过对频响特性进行插值计算得到。
带宽是指光电二极管在特定条件下能够传输信号的频率范围，可以根据频响特性曲线的满足条件进行判断。
2. 光电流增益分析光电流增益是指光电二极管单位光功率入射时输出电流的增益。
可以通过将测得的光电流与已知的入射光功率相除得到。
光电流增益反映了光电二极管对光信号的放大效果，是评估器件性能的重要指标。
光电二极管特性参数的测量及原理应用
光电二极管特性参数的测量及原理应用1.光电二极管特性参数的测量方法（1）光电流和光敏面积的测量：光电二极管的光敏面积决定了其对光信号的接收能力，而光电流是光电二极管对光源产生的电流响应。
测量光电流可通过将光电二极管接入电路中，通过测量电流表的读数来获得。
光敏面积可通过显微镜测量方法来获得。
（2）响应时间的测量：光电二极管的响应时间是指其由光敏变化到电流输出的时间。
可以使用短脉冲光源和示波器来测量光电二极管的响应时间，记录光电流的变化曲线，从而得到响应时间。
（3）量子效率的测量：量子效率是指光束的能量能被光电二极管转换成电流的比例。
测量量子效率常采用比较法，即将待测光电二极管与一个标准光电二极管一起放入相同的光源中进行测量，通过比较两者输出的电流，计算出待测光电二极管的量子效率。
2.光电二极管特性参数的原理应用（1）光电二极管的灵敏度控制：测量光电流和光电二极管参数可以了解光电二极管的灵敏度，从而控制其在光电转换中的应用。
例如，在光电二极管应用于光通信中，可以通过测量光电流来确定光信号的强弱，进而控制光电二极管的灵敏度。
（2）光电二极管的功率测量：通过测量光电二极管的输出电流和光敏面积，可以计算出入射光的功率。
这在激光器功率测量和光学器件测试中非常常见。
（3）光电二极管的频率响应特性：通过测量光电二极管的响应时间，可以评估其对高频光信号的响应能力。
这在通信和雷达系统中具有重要应用，可以保证信号的准确传输和检测。
（4）光电二极管的光谱响应特性：测量光电二极管的光谱响应可以评估其对不同波长光的接收能力。
这在光学测量和光谱分析等领域都有广泛应用。
综上所述，光电二极管特性参数的测量及原理应用对于光电二极管的优化设计和应用具有重要意义。
通过测量光电流、光敏面积、响应时间、量子效率等参数，可以更好地了解光电二极管的特性，从而为光电转换和光信号检测提供基础支持。
同时，根据测量得到的参数，可以进一步控制光电二极管的灵敏度、测量光功率、评估频率响应和光谱响应等应用。
光电二极管的物理特性和应用研究
光电二极管的物理特性和应用研究光电二极管是一个重要的光电转换器件，可以将光信号转化为电信号或电信号转化为光信号。
光电二极管中的电子通过光激发来转换为电荷，形成电流输出。
光电二极管具有高响应速度、高灵敏度、小体积和低功耗等特点，是现代通信和光电领域中不可或缺的元器件之一。
光电二极管有两种类型：正向偏置和反向偏置。
正向偏置光电二极管可以输出直流电流信号，而反向偏置光电二极管则可以输出脉冲电信号。
正向偏置光电二极管是信号检测和面板照明的常见元件，而反向偏置光电二极管则主要应用于高速通信、雷达和光电计算机等领域。
在实际应用过程中，光电二极管的物理特性对其性能和应用有着很大的影响。
首先，光电二极管的响应速度是其最重要的特性之一。
它取决于光电二极管的结构和材料特性，以及光辐照的强度、波长和时间特性等。
响应速度越快，光电转换的效率越高，适用范围也就越广。
其次，光电二极管的灵敏度是另一个十分重要的特性。
它指的是单位光功率引起的单位电流输出。
灵敏度越高，表示光电转换的效率越高，对于光照弱的场合有着更好的应用价值。
因此，研究光电二极管的灵敏度特性对其性能优化和推广应用具有很大的意义。
除了物理特性之外，光电二极管的应用领域也非常广泛。
一般来说，光电二极管被广泛应用于通信、光信号检测、面板照明、安全监控和能源异构系统等领域。
例如，在通信应用中，光电二极管可以使用在调制解调器、激光器和接收器中。
此外，在单光子计数和霍尔效应测量中，也需要使用光电二极管。
在面板照明领域，光电二极管可以应用于暗场实验与调试、背光源、环境照明和光学检测中。
其中，背光源技术已经成为了当前液晶显示技术的主流之一。
光电二极管可以把电能转换为光能，为LCD平板显示设备提供高效节能的背光源。
在安全监控领域，光电二极管可以应用于白天和夜间视频监控，以及基于红外光的夜视和人脸识别。
由于光电二极管对红外辐射很敏感，因此常用于夜视和红外探测。
总体来说，光电二极管是一种功能强大的光电转换器件。
光电二极管特性参数的测量及原理应用
光电二极管特性参数的测量及原理应用1.响应时间的测量及原理应用：响应时间是光电二极管从接收到光信号到输出电流达到稳定状态所需的时间。
测量方法主要有脉冲法、步跳法和正弦法等。
脉冲法是通过给光电二极管加一个短脉冲光源，测量输出电流的上升时间和下降时间来确定响应时间。
步跳法是在连续光源作用下，逐步提高或降低光照强度，测量输出电流变化的时间来确定响应时间。
正弦法是通过给光电二极管加一个正弦光源，测量输出电流波形来确定响应时间。
响应时间的测量和研究可以用于优化光电二极管的响应速度，对于高速光通信和光测量等领域有重要应用。
2.光电流的测量及原理应用：光电流是光电二极管接收到光信号后产生的电流，可以通过电流表或电压表来测量。
测量时需要将光电二极管连接到电流表或电压表上，并将光源照射到光电二极管上。
光电流的大小和光源强度呈正比关系。
光电流的测量和研究可以用于光敏元件的特性评估和应用，比如光电转换器、光电探测器、光电放大器等。
3.光谱响应的测量及原理应用：光谱响应是指光电二极管在不同波长的光照下的响应情况。
测量光谱响应可以使用光谱仪或滤光片。
通过调节光源的波长和光强，测量光电二极管输出电流的变化，可以得到光谱响应曲线。
光谱响应的测量和研究可以用于分析光电二极管的光谱特性，优化光电二极管在不同波长范围内的应用，比如光通信、光谱分析等。
4.光敏度的测量及原理应用：光敏度是指光电二极管在单位光功率照射下产生的电流或电压。
光敏度的测量可以通过测量光电流和光功率来计算得到。
测量时，将光电二极管连接到电流表或电压表上，然后将光源照射到光电二极管上，测量输出电流和光功率，通过计算可以得到光敏度。
光敏度的测量和研究可以用于评估光电二极管的敏感程度和应用范围，比如光电转换器、光电探测器等。
综上所述，光电二极管特性参数的测量及原理应用是了解和评价光电二极管性能的重要手段，对于光电器件的研究和应用具有重要意义。
通过测量和研究光电二极管的响应时间、光电流、光谱响应和光敏度等参数，可以优化光电二极管的性能和应用范围，推动光电技术的发展。
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题目19 观测电容特性26光电二极管光电特性实验19 用示波器显示充电、放电曲线并测电容电阻、电容串联电路称为RC串联电路，简称RC电路。
把RC电路通过开关与电动势为E的直流电源接通时，会发现电容上的电压由原来的零值逐渐增加，最后达到E。
可见开关动作后，电路需要一定的时间才能从一种稳定状态过渡到另一种稳定状态，这一变化过程称为暂态过程。
本实验即通过暂态过程的研究来了解RC电路的充放电规律，同时通过充电或放电曲线测量电容的大小。
[实验原理]如图19-1，当开关K合向位置1时，电源通过电阻R向电容C充电，电容两极板上的电荷逐渐增多，电容两端电压uc由零逐渐增大，直到uc=E时，充电完毕，达到稳定状态。
当开关合向位置2时，电容通过R放电，uc由U0=E逐渐减小，直到uc=0时放电结束。
图19-2（a）、（b）即在充放电过程中随时间t的变化曲线。
1．充电过程根据欧姆定律，电路满足关系（忽略电源内阻）iR?uC?E （19-1）dqqdu,uC?,所以i?CC，代入式（19-1）dtCdt即得充电过程中电路所满足的微分方程duC1E?uc? （19-2）dtRCRC由初始条件uC|t=0=0，可得方程（19-2）的解C 图19-1 RC串联电路因为i?（19-3）Ed(E?u)tduCE?uC?d(E?uC)dtd(E?uC)dtdtC????????? ?0RCdtRCE?uCRCE?uCRC? 0E?uC tt?E?uCE?uCtttE RCln(E?uC)0???ln(E?uC)?lnE??;ln????e RC0RCERCE t ? ?uC?E(1?eRC)UE0.632 EU0 0.368U01/2 1/2（a）（b）图19-2 RC电路充放电曲线1下面具体讨论uC的变化特征。
(1) 时间常数τ= RC。
定义τ= RC为RC电路的时间常数。
τ的单位是秒（[τ]=[RC]=Ω·F=Ω?C?V-1=Ω?A?s?V-1=s）当充电时间t = τ时，由（19-3）式可算出uC?E(1?e?1)?0.632Eτ是RC电路最重要的特征常数，用以表征充、放电速度。
τ越小，充放电速度越快；反之越慢。
对式（19-3）取微商，得duCE?? ?e （19-4）dt?t可见，充电速度随着t的增加越来越慢。
从理论上讲，当t??时，充电才会完成。
实际上当t达到（4~5）τ时，即可认为充电完毕。
显然，t=0的那瞬间充电速度最快。
令t=0，由（19-4）可得duCEduC?或t?0t?0???E dt?dtE 上式表明，如果以t=0那一时刻的充电速度匀速地给电容器充电，经过时?间τ，电容上的电压恰好充到E。
由τ的这一特点。
在图19-2（a）中过原点作充电曲线的切线，与代表稳态值uC=E的虚线交于A，则A点对应的时间就是τ。
（2）半衰期T2???ln2?0.693? 电容器充电至uC?11E所需要的时间称为RC电路的半衰期T1/2。
将uC?E22代入式（19-3），不难求得T???ln2?0.693?，或τ=1.44 T1/2。
2 放电过程图19-1中，当开关K合向2，电容即通过电阻放电。
令方程(19-1)中的E=0,就可得到放电时的微分方程duuC??RCC (19-5) dt由初始条件uC|t=0=U0，可得方程的解为uC?U0e?tRC?U0e? （19-6）?t1此式表明，uC随t的增加按指数规律减小。
当t?T2???ln2时，uC?U0，因此2称T1/2为半衰期。
不难计算出，当t???RC时，uC?U0e?1?0.368U0，如图19-2（b）所示。
此外，也可以通过作放电曲线切线的方法求得τ。
3．用示波器观察RC 电路在充放电过程中uC和uR的变化2实验电路如图19-4，19-5所示，用方波信号发生器代替图19-1电路中的直流电源和开关，用以产生阶跃电压。
设方波的周期为T，t=0时，相当于电源接通，电容器充电；t=T/2时，相当于断开电源，电容通过电阻R1和方波发生器的内阻Ri放电。
每一个完整的方波周期，电容器都要进行一次充、放电过程。
如此反复地进行充、放电，就可以很方便地在示波器上观察电容C （或电阻R）上周期性变化的充、放电曲线，如图19-3所示。
E 图16-3 方波信号作用下RC电路的暂态过程曲线（a）双踪示波器（b）单踪示波器图19-4 用示波器观察RC电路的暂态过程连线图（观察C充放电图线）t(uR)t图19-5 用示波器观察RC电路的暂态过程连线图（观察R充放电图线）（1）按图19-4（a）或（b）接线。
先定方波发生器输出频率f=500HZ，调节R1分别为1kΩ、20kΩ、90kΩ、观察示波器显示的波形，并描录下来。
（2）固定R1=10kΩ，逐次调节方波发生器输出频率f（相应地必须调节示波器的Y轴输入灵敏度（5 mv/div~5v/div）或衰减倍率及X轴扫描速率选择旋钮：从0.5μS~0.2S/div或X输出扫描速度，使再现类似上述波形，记录f及相应的波形。
（3）选择适合测量半衰期的波形即充电或放电时间t达到（4~5）τ；或充、放电幅度达到方波幅值的波形。
利用示波器的时基测量半衰期T1/2，由半衰期公 3式T2???ln2?0.693?计算电路的时间常数RC，并根据R求出C。
在条件许可的时候还可以用频率计为标准来校准X时基轴，由此修正半衰期T1/2。
也可以用图19-2（a）、（b）所示的充、放电曲线找出纵轴0.632E 或0.368U0所对应的横轴相应的时间点即τ的坐标，由X时基轴读出相应的时间常数RC从而根据R求出C。
注意：这里的电阻应是全电阻，不仅包括外电阻R还应包括信号源内阻r.（附：X时基校正，是将PB-2频率仪或其它频率仪的输出端接到示波器的Y轴，“t/cm”开关置于待校档。
调节PB-2频率仪输出频率，使在示波器X轴上lcm内有n个完整波形，再由PB-2上读出的频率换算成周期，从而得到X轴每厘米所代表的时间。
（4）测量方波发生器内阻Ri，计算RC=（R1+Ri）C，与上面测得的RC值进行比较，两者是否在测量误差范围内相符合。
（一般信号源内阻的简便测量方法是，用示波器（或晶体管电压表）两输入端与信号源两输出端相接，记下电压读数。
再将一电阻箱并接在信号源两端，调节电阻箱阻值，使示波器（或晶体管电压表）上的读数为原来的一半，则电阻箱上的指示值即为信号源内阻。
由于信号源内阻与其输出电压有关，所以在实验过程中输出电压一经选定就不能任意变动。
4.电容阻抗和频率的关系给RC电路加以正弦波信号时，电路呈现出和直流电路不同的特性。
类似电阻元件，电容也具有阻抗，称为容抗ZC。
电容的容抗ZC与电源频率f及电容值C有关，有ZC?11? （19-7）?C2?fC如果已知电阻R的值，测量uC 和uR,（注意：此处应用电压表交流挡测试）即可得到~~~UCRUCUR~ ZC????IRC ZCRUR其中以UC，UR表示uC,uR的有效值，因此可得~1UR C??2?fZC2?fUCR~URRtg???UCZC R ZC C 由式(19-7)可知，电容的电抗ZC随着电源频率f变化；f越高，ZC越小，因此电容具有通交流，隔直流的作用，利用这一特性可制成RC滤波器，广泛用于整流滤波电路中。
实验26 发光二极管的光电特性[学习重点]1．学习使用发光二极管，了解发光二极管的工作原理；2．测量发光二极管的伏安特性；3．测量发光二极管的正向阈值电压，估算发光波长。
4[实验原理]发光二极管（light emitting diode，简称LED）是一种注入式电致发光器件，由错误！未找到引用源。
-错误！未找到引用源。
族化合物组成，如GaAs，GaP，GaAsP等，其核心是pn结。
它除了具有一般pn结二极管的特性外，在一定条件下还具有发光特性。
给pn结加正向电压时，注入的正向载流子会在pn结附近发生电子和空穴复合，同时以光能和热能的方式释放出能量，与普通白炽灯相比较，LED具有如下特点：功耗低、体积小、寿命长（可达100 000h以上）、驱动电压低、响应速度快。
发光二极管和以其作为发光单元的半导体器件在数码管、符号管、米字管及点阵式显示屏（简称矩阵管）、照明等领域得到了广泛应用。
1．发光二极管的伏安特性曲线发光二极管的伏安特性曲线与普通二极管类似，在正向电压较小时，电流极小，不发光（或发光很微弱）；当电压超过正向导通阈值电压UD后。
正向电流迅速增加，发光二极管发光。
由发光二极管的伏安曲线可以了解发光管的有关参数；(1) 正向阈值电压UD。
制作发光二极管的材料不同，正向阈值电压UD也不同。
(2) 正向工作电压UF。
UF大于正向阈值电压UD，一般在1.4 ~ 4V (通常在IF=20mA时测得)。
随着环境温度升高，UF将下降。
(3) 最大正向直流电流Im。
即发光二极管允许通过的最大正向直流电流，超过此值可能会损坏发光管。
Im一般在5 ~20mA，有的管子可以达到50mA。
(4) 反向击穿电压。
一般在-5V以上。
发光二极管正向特性曲线图2．发光二极管的光谱特性光源发出的光，通常是由多种波长的光组成的，例如：太阳和白炽灯发出的光都包含了红、橙、黄、绿、青、蓝、紫多种颜色。
可见光的波长为380 ~780nm，超出此范围的是不可见光，如紫外光和红外光。
只发出一种光波的光源称作单色光源。
目前制作的发光二极管可发红、橙、黄、绿、蓝、紫等各种可见光，还有的发红外光；也有白色的发光二极管。
发光二极管发光波长由材料的种类、性质和发光中心的结构决定，与器件的几何形状、封装方式无关。
3．根据发光二极管的正向阈值电压估算发光波长发光二极管属于自发辐射发光。
对于辐射跃迁发射的光子，其波长λ与跃迁前后的能量差ΔE有关，满足下式：??hc/?E （26-1）式中h=4.13×10-15eV·s 是普朗克常数，c = 3×1014 ?m/s是光速。
若ΔE以电子伏（eV）为单位，式（26-1）可写做（括号内为分子、分母所取的单位）0?eV)/?E(eV) （26-2）??124(nm如前所述，当外加正向电压超过阈值电压UD时发光二极管才会发光。
因此， 5如果测得阈值电压UD。
用ΔE=eUD代入式（26-2），可以估算发光波长。
有关发光二极管的阈值电压UD的测量，请参看实验1中关于半导体体二极管的伏安特性一节（发光二极管UD的测量与普通二极管类似）。
不同材料制成的发光二极管，其正向阈值电压UD不同，因此发光波长不同。
即使同样是红色发光管，由于制作管子的材料和掺杂组分不同，其发光情况也会有所不同。
随着发光二极管结温的上升，发光波长将向长波方向漂移。
4．发光二极管的检测在正式使用发光二极管之前，应进行必要的检测。