P-I和光谱特性测试.PPT

LED的光电转换特性（P-I）和光谱特性测试 丛妍 实验目的 1.了解LED电流注入与辐射功率的关系及其测量方法； 2.了解LED的辐射（发光）效率； 3.了解LED的光谱特性及其测试方法； 4.根据LED的谱宽进一步理解其自发光机理； 5.了解光电探测器的信号放大、处理的原理。 实验原理 光电转换特性LED的光输出功率与注入电流 的关系曲线，即P-I曲线。 实验原理如图： 测试时，调整LED发光面和探测器接收面互相平行且尽量靠近。调节恒流源，使其正向电流IF连续变化，从光功率计得到对应的光功率。 更准确的测量需用到积分球。积分球表面具有超高反射和散射的特性，可以把LED发出的所有光辐射能量收集起来，在位于球壁的探测器上产生均匀的与光（辐射）通量成比例的光(辐射)照度，用合适的探测器将其线性的转换成光电流，再通过定标确定被测量大小。测量光通量的光探测器应具有CIE标准光度观测者光谱光效率函数的光谱响应，测量辐射通量的探测器应具有恒定的光谱响应，或者在被测LED光谱响应范围内经过辐射度校准的探测器。 光谱曲线上光功率最大时所对应的波长为发光峰值波长λP，光谱曲线上两个半光功率点λ0.5’，λ0.5’’所对应的波长差Δλ称为LED谱线宽度（简称谱宽），其典型值在30－40nm之间。 LED光谱测试原理如图4-2所示，分为入射光部分、分光部分和探测器信号处理部分三大块。基本思路是通过单色仪分光（单色仪由步进电机控制），将连续光谱变成近似单色光，通过探测器及相应的放大、A/D转换、采集电路，在计算机上得到光谱曲线。 实验步骤 将待测红光LED接入胶木模块的插孔，模块另一端的插头插到控制面板“LED/LD驱动”部分的“正向电压”端口，将胶木模块固定在转台导轨上。电压表量程选择20V，电流表量程选择200mA，用导线连好。将探测器固定在二维支架上，移动导轨上支架，使LED尽量靠近探测器探测器。 打开“LED/LD驱动”开关，缓慢增加LED的正向电流，计下正向电压、电流，通过计算机读出相应的功率读数，计算机软件会显示所得到的数据和图表。 将插入红光LED的胶木棒和圆筒一起固定在单色仪入口位置，入口狭缝调到最大。将装有光电三极管的胶木棒置入单色仪出口狭缝的套筒，出口狭缝缝宽调整到1mm。打开LED电源，将电流调节至IF＝40mA。 将单色仪出口波长调整到380nm，然后以10nm的步距在380—1080nm之间扫描，观察探测到的数据。记下最大值P0对应的波长λP1。 在λP1左右各10nm的波长范围内改为1nm的步距扫描，得到新的最大值λP2，λP2就是LED的峰值波长，记为λP。 以λP为中心，取两个波长λ1=λP-15，λ2=λP+15，分别以λ1，λ1为中心，在其左右各5nm的波长范围内改用1nm的步距扫描，得到最接近1/2λP的两个波长λ1/2’ ，λ1/2’’。 实验记录 表格仅作参考，实际测试中应取更多数据。根据实验数据，绘制LED的P-I曲线。 本实验由软件处理和显示曲线。根据光谱曲线，得到峰值波长λP和谱宽Δλ=λ1/2’’-λ1/2’ 思考题 1. 比较辐射效率和发光效率这两个物理概念； 2. 光电探测器测量光功率的原理是什么，如何设计光功率计？ 3. 单色仪是如何分光的？ 4. 测量光谱特性时，是否一定要使探测器接收到LED发出的所有光，这一点与P－I特性的测量有什么差别？ 5. 根据测得的LED光谱曲线，进一步理解LED发光的机理。 * *