光电二极管范文精选

《激光生物学报》2017年第3期

摘要：激光二极管是采用化合物材料制作成的多量子阱结构的器件，其具有成本低、功耗低、发光均匀以及稳定性高的优势，在正向偏压下可产生蓝、红、绿等光，是一种应用价值较高的光电子器件。对激光二极管的正向电特性进行研究，能够掌握内部物理机制，增强激光二极管的性能。为增强激光二极管的性能，采用表征方法对发光二极管的电学特性实施精确检测。采用正向交流小信号C-V融合直流I-V特性的方法，获取激光二极管的电参数。结果表明，不同颜色的激光二极管在低频率以及高电压时产生显著的负电容，同电压间呈现指数关系；不同频率下的表观电导，在高电压下随着电压的增大而呈现指数提升，在低电压和高频率时对表观电导造成微弱干扰。

关键词：激光二极管；正向电；特性；检测

1引言

激光二极管是采用化合物材料制作成的多量子阱结构的器件，其具有成本低、功耗低、发光均匀以及稳定性高的优势，在正向偏压下可产生蓝、红、绿等光，是一种应用价值较高的光电子器件。对激光二极管的正向电特性进行研究，能够掌握内部物理机制，增强激光二极管的性能[1]。以往通常采用直流下的电流-电压(I-V)法，分析激光二极管的正向电特性，然而从直流I-V曲线图中获取的信息量有限，并且需要设置大量的假设条件，导致该种方法无法对激光二极管的正向电特性进行准确检测[2]。因此，寻求有效的方法，准确检测激光二极管的正向电特性，变得尤为重要。

2激光二极管正向电特性的检测

2.1并联模式的正向交流小信号检测

通常情况下的p-n结激光二极管的等效电路是由结电容C、结电导G以及串联电阻rs构成。（1）反向或小正向电压下，激光二极管的结电导G值较低[4,5]，存在1,r1ssrGC。（2）高电压情况下结电导G的主要表现是微分电导，其随电压呈现指数增长[6]。此时式(3)中的条件将无法满足，若该种情况下存在较高的结电导G和较低的结电容C。

摘 要： 本文以高中物理中关于法拉第电磁感应定律和楞次定律的实验为基准，设计了一个实验，利用发光二极管演示感应电流的方向，设计新颖，实验结果有效。对本实验结果进行总结，得出楞次定律，具有一定的参考价值。

关键词： 发光二极管 感应电流 方向

1.引言

山东科学技术出版社出版的高中物理选修3-2第2章第1节的实验中有一个实验是利用导线、条形磁铁、电流表、线圈对感应电流的方向进行探究，电流表的主要功能在于显示电流方向，实际是关于法拉第电磁感应定律和楞次定律的实验。在这个实验的启示下，本文准备利用发光二极管演示感应电流的方向。

2.实验目的及实验器材

2.1实验目的

对感应电流的方向用发光二极管的演示予以探究。

2.2实验器材

发光二极管发明于20世纪60年代，它管具有单向导电、低能耗等特点，在家用电器、各种仪表等方面的应用十分广泛，如果应用它做中学电学实验，非常方便，效果很好。

1 做电磁振荡的演示实验

实验过程 如图1所示，电路中选用200μF的金属纸介电容器，L用大电感量（在500Hz以上）的线圈，两只高亮度的发光颜色不同的发光二极管（一只用发红光的，另一只用发绿光的），连接好电路。闭合开关S后，观察。

实验现象 观察到红、绿两只二极管依次交替发光的现象。

实验原理 说明LC振荡电路中振荡电流的存在。

2 做楞次定律的探究实验

实验过程 选用螺线管、导线、开关、条形磁铁和两只高亮度的发光颜色不同（可用红、绿色）的发光二极管，连接好电路(图2)。闭合开关，将条形磁铁插入螺线管中，观察。再将条形磁铁从螺线管中拉出，对比观察。

实验现象 当条形磁铁插入或拉出螺线管时，总会有一个发光二极管亮、一个发光二极管不亮的现象。现象如下表：

人民教育出版社出版的普通高中课程标准实验教科书《物理》选修3-2的第五章第3节中，利用条形磁铁、线圈、电流表、导线探究感应电流的方向。其中电流表的作用是显示电流的方向，当然实验之前必须弄清楚线圈导线的绕向及电流方向、指针摆动的方向与电流表红、黑接线柱的关系。在选修3-1的第二章第3节中，课本通过如图1所示的晶体二极管的伏安特性曲线介绍了晶体二极管的单向导电性，在此启发下，笔者对利用发光二极管探究感应电流的方向进行了尝试。

一、实验目的

利用发光二极管探究感应电流的方向。

二、实验器材

BD-Ⅱ型“百拼电子世界”套材，线圈，钕铁硼强磁铁，铁芯，两根导线。

三、实验原理

图2为实验的原理图，发光二极管具有单向导电性，当钕铁硼强磁铁插入或者拔出线圈时，线圈中会产生感应电流，如果绿色发光二极管闪亮，则感应电流的方向为a流向b，如果红色发光二极管闪亮，则感应电流的方向为b流向a，由此可以判断出当钕铁硼强磁铁的N极或者S极分别插入或者拔出线圈时产生的感应电流的方向，进而得出楞次定律。

四、实验操作步骤

摘 要：本文对雪崩光电二极管（APD）的专利申请趋势出发，对国外申请的APD相关专利的技术主题及申请人进行统计和分析，并结合今年来APD研究热点对其发展进行分析。

1.引言

近50年来，雪崩光电二极管（APD）在商业、军事和科研领域有着广泛的应用[1]。在通信领域，高速APD因为其更高的灵敏度和足够的速率被列入下一代光传输系统的规划中。在10G光接入网（IEEE 802.3av），40G和100G光以太网链接（IEEE 802.3ba）中，雪崩光电二极管被作为可采用的解决方案。此外，工作在盖革模式（Geiger Mode）下的APD，其工作在高于击穿电压而获得极高的增益和高灵敏度，从而被作为微弱信号探测并投入产业化，其相关技术已非常成熟。近年来，随着量子保密通信[2]的兴起，APD作为可选的单光子探测器方案，在成熟的产业制备技术的支持下，其在量子保密通信的研发也方兴未艾。本文从APD在各个方面应用的专利分布对APD的发展趋势及现状进行分析。

2.APD专利发展趋势分析

图1为APD国内外专利申请趋势图，国外专利在申请量上较国内有绝对的优势，该申请趋势图中未包含1990年以前申请的专利，但必须提到，在上世纪70年代左右由于激光测距和激光雷达的兴起[3]，APD作为其关键器件之一，其研究和产业化出现了迅速的提升并于90年代逐渐下滑，该时期的专利申请量也从反映出了该发展趋势。紧接着，随着光通信产业的兴起，APD作为PON技术的接收机解决方案，依托于半导体材料生长技术的不断进步，对APD外延层结构的改进逐渐兴起，使其满足高速高灵敏度需求，该阶段APD相关专利的申请量出现了稳步的提升。技术主题上，材料从硅到III-V族材料、磷化铟、铟铝砷、碲镉汞、锑化物等，结构从吸收倍增分离，引入渐变层、纳米尺度的多层复杂结构等，随着研究的不断深入，APD的发展进入新的瓶颈期，从而其申请量于近些年出现了滑落。

从国内外研究的方向来看，图2为根据专利的分类号做出的发展主题的统计分析图。根据该图，APD的专利发明点可分为三大类：APD的器件结构，APD的外部电路、光路，以及将APD在其他领域的应用。其中跟APD的器件结构相关的分类号有H01L，该分类号涉及半导体器件；Y10S则涉及半导体工艺，如电极制作、表面钝化处理等；B82Y与外延层纳米结构相关；Y02E则涉及半导体材料，H01S则为将APD作为激光器的背光探测器。H03F涉及将雪崩效应转用至放大器中，H01J则是将半导体雪崩效应与电子管在器件层面上的结合，实现两级放大。跟APD外部电路、光路相关的有H04N，其涉及阵列APD生成图像以及阵列信号的读取；G01R涉及APD的芯片测试；G01J、G02B和G02F则涉及APD单片集成波导以及器件入射光的耦合、采用端面反射以提高吸收效率等；H03K涉及盖革模式下的门信号脉冲技术。跟APD应用相关的有H04B，其涉及通信传输领域，以及与其密切相关的H04Q、H04J，其将APD与波分复用器件单片集成；G01T与G01S涉及将APD作为激光雷达的探测器，G01C为APD作为激光测距的探测器；G01N、C12Q、C12M则采用APD进行酶或者微生物的测量，如对材料的拉曼光谱、荧光光谱的探测；A61B涉及APD作为层析X射线扫描的探测器；G01K涉及APD作为光纤温度传感器的探测器。

总的来看，APD器件上的创新为其主要的发明点，而相比于国外申请，国内申请更偏向于APD的应用方面，这主要还是因为国内在半导体工艺技术方面还明显的滞后于国外。而在外部电路、光路的设计上，虽然国外有较为深厚的技术积累，但国内在部分技术领域上已经有所突破。从图3的国内外APD专利申请人分布上来看，国内申请前三均为日本公司，随后为中科院半导体所、中山大学，而已将APD产业化的武汉通信器件公司在国内申请中也占有一席之地。此外，根据图4可以看出日本在世界范围内的半导体技术优势。

3.单光子探测器专利申请分析

摘 要：随着这两年来发光二极管在家电行业的应用数量越来越多，尤其是白光发光二极管因为其白光颜色比较难控制一致性，所以不同的数码显示器对白光颜色选择和分光的要求都是不一样的。本文从贴片式白光颜色的选择和控制，以及批量一致性控制两个方面阐述了白光发光二极管在家电数码显示器上应用的一些基本要求。

关键词：白光发光二极管；家电数码显示器；分光分色一致性

随着前几年国家实行的“家电下乡”、家电以旧换新补贴政策的执行和这两年开始的绿色节能家电补贴政策的推行和实施，贴片发光二极管在家电行业的应用数量越来越多，而且应用的范围也越来越广泛，从空调到冰箱、洗衣机、DVD再到微波炉、电磁炉、高压锅，几乎涵盖所有家用电器数码显示面板，从家电的多样化来看，其显示颜色也从原先单一的红色、黄绿色、黄色发展到现在的蓝色、绿色、橙色、白色、粉红色、青绿色等等，可谓色彩斑斓绚丽多色啊。尤其2008年开始为了提高数码显示器件的可靠性，都是采用0603贴片产品逐步替代原先数码显示器直接用bonding芯片的方式，在2012年高档的家电产品使用0603贴片方式的产品比例已经超过80%，所以也是的白光产品大量应用在家电产品用的数码显示器上，使得家电产品显示更加多样化，但是因为白光颜色比较难控制，故其应用在数码显示器的白光颜色选择和分光都是有一些基本要求的，都是有一定的区分的。本文从二方面着重介绍一下家用电器用白光显示器件的一些基本要求。

1 颜色的选择

一般家电产品都是以白色外壳为主，也就是所谓的“白色家电”，所以都是以黄绿、蓝色为主，为配合白色家电的外壳和大家习惯的感觉，白光也都是配冷色调的白光为主，尤其是一些空调、冰箱产品，但在冷色调范围内的白光分为蓝白色、偏青色、偏紫色、偏红色等等，可以说CIE_X，CIE_Y坐标稍微变化，其白光的颜色就会发生变化，再配合数码显示器外壳套件的白色反光、漏光和表面贴膜的滤光，白光的颜色会变化的更加大，比如偏青的冷色调白光会显得灰色，偏正白的LED用在数码上就会显得乳黄色。所以用在家用电器的白光发光二极管一般选择正偏蓝白色的，如图1中两边窗口中的就是正偏蓝白颜色，甚至冰蓝色的冷色调白光。偏蓝到需要的什么程度可以结合数码显示器的塑壳偏黄、偏白程度、塑壳的高度和膜的透光程度等等来综合考虑，配套出最佳的配合方案。

另外在考虑白光颜色的同时，也需要根据塑壳窗口和笔端大小来考虑白光的发光强度和白光的发光角度，在某些反光较好和窗口小的塑壳上如果发光强度过大则会造成光的多次反射后颜色改变，相反如果发光强度低的白光用在窗口或者笔端大的数码上就会增加色差的几率。加上膜的透光性问题也会改变出光白光的颜色和亮度，所以即使是相同X/Y坐标的贴片白光使用在不同的塑壳大小数码显示器上，白光出来的发光颜色效果和颜色一致性效果也是不一样的，在使用白光在考虑发光颜色的同时还要考虑发光强度和窗口、笔端的设计大小，下图1为同样颜色的白光设计在不同窗口的对比效果图，在窗口大的区域相对来说显示了贴片白光的真实颜色，而窗口小8字下就因为塑壳的反光原因变得相对比较白了。

2 一致性控制

在家用电器使用白光发光二极管的显示板上白光的一致性问题是比较难控制的，这个一致性包括发光亮度的一致性和整个显示板的各颗产品的颜色一致性问题，尤其是笔端比较细的单“8”，双“8”数码显示和单板串、并联较多的数码板。既要保证单板的一致性又要保证整批的一致性，一般需要从两个方面着手。第一方面就是分光分色，包括电压、色度坐标、亮度，亮度一般可以采用1：1.2，对于要求高的可以适当缩小比例，一般场合考虑亮度分档的集中性可以采用1：1.2来分而降低成本；色度坐标可以根据偏蓝的程度来用X轴细分法和Y轴细分法，这样既可以保证色度的一致性，也可以提高分档的集中性而降低成本。当然采用哪种细分法要看有不同芯片波长和荧光粉波长组成白光的斜率来看决定。在实际分级中可以根据客户对数码显示器对色差的要求，再对白光混合波长来进行细分。电压方面可以先按照0.1V来分，虽然一般数码显示器都是通过脉冲扫描来实现驱动供电的，对电压的一致性要求会比较低，但是有些单板颗数多的产品还是会出现部分的串、并联，所以白光产品在分光反色的时候先细分，然后在包装的时候根据显示器控制电路来确定怎么样进行合并包装；这样的分光分色既可以保证应用的一致性，又可以保证出货率。所以亮度和电压分bin在实际生产过程中既要考虑数码显示板的亮度和颜色的一致性，也要保证产品的批次的一次性出货率，也就是要控制0603贴片产品的生产成本。

摘 要： 通过对光电传感器及光电二极管的功能及特性的描述，着重分析其在家用煤气熄火报警实验电路中的作用、原理以及安装调试方法，旨在提高中职学校核心课程的教学质量，进而提高中职学生的实践创新能力和综合应用能力。

关健词： 光电二极管；光电传感器；报警电路

随着自动化等新技术的发展，传感器技术的应用已渗透到各个领域。从茫茫太空到浩瀚的海洋，以至各种复杂的工程系统，几乎每一个现代化项目，都离不开各种各样的传感器。因此，传感器技术也就成为各大中职院校相关专业的一门核心课程。目前，中职学校的核心课程正趋于模块化、项目化、“教、学、做”合一的方向发展，为此，笔者在传感器教学中结合项目教学法，增加了设计型和应用型实验，将光电二极管在煤气熄火报警电路中的应用大胆地融入到光电传感器一体化教学中，以寻求最佳的教学效果。

1 光电传感器与光电二极管

光电传感器是基于光电效应制成的传感器，通常由光源、光学通路和光电元件三部分组成，其核心是光电元件。光电传感器首先把被测量的变化转换成光信号的变化，然后借助光电元件进一步将光信号转换成电信号。常用的光电元件有光敏电阻、光电池、光电二极管、光电三极管、光电倍增管等。

原理讲明，接下来则利用学生喜新奇、好动手的特点，带领学生制作煤气熄火报警电路。

2 光电二极管在煤气熄火报警实验电路中的应用

现在许多家庭都使用了煤气炉或液化气炉，可是因使用不当而造成的事故却时有发生。譬如煤气炉在烧水或做饭期间，往往因开水及稀饭外溢而使炉火熄灭，如无人发现，将因煤气大量外逸而导致火灾，甚至爆炸。虽然某些高级煤气炉有自动熄火控制保护装置，但价格高难以普及。那我们何不自己动手制作一台既简单又实用的煤气熄火报警器呢？煤气熄火报警器能够有效监视煤气燃烧情况，在炉火意外熄灭时，能自动发出强烈的报警信号，提醒主人赶快关闭煤气开关或重新点火，以免发生危险。因此，在现有炉具上安装煤气意外熄火报警电路是十分必要的。学生听了这样的实验导入，自然摩拳擦掌、跃跃欲试了。

摘 要：文章介绍了一种有机发光二极管的电路仿真宏模型及其元件参数数值的提取方法。该电路仿真宏模型不但表征了有机发光二极管的全固态多层结构，而且表征有机发光二极管发光的物理过程。同时还提出了采用交流阻抗法提取该有机发光二极管电路仿真宏模型的元件参数的方法。该有机发光二极管的电路仿真宏模型可用于有源二极管显示器的背板电路设计过程中，背板电路与有机发光二极管器件的联合电路功能仿真，从而实现更准确的背板电路性能评估。

关键词： 有机发光二极管；电路仿真宏模型；交流阻抗法

中图分类号：TN312+.8文献标识码：B

An Accurate Macro Model of Organic Light Emitting Diode for

Circuit Simulation

WANG Ying

(BOE Technology Research Institute, Beijing 100176, China)

Abstract: In this paper, an accurate macro mode of organic light emitting diode (OLED) is proposed and the model parameter extraction is implemented for active matrix OLED (AMOLED) display panel design. This macro model of OLED presents the solid multi-layer structure of OLED device, as well as the physical mechanism of OLED light procedure. AC impedance method is used to extract the elements parameter of this macro model. This macro model of OLED device is used for AMOLED display panel design in order to evaluate the performance of panel circuit accurately.

摘 要：随着科技的发展，有机发光二极管（OLED）的产品已经逐渐普及了，从实验型变成了市场型，中小尺寸的显示板也在逐渐应用，在手机、数码等大众消费区域也占了大多的应用范围。OLED的产业进程也进展得有条不紊，各类器件达到了相当高的标准。

关键词：有机发光二极管；驱动电路；设计

1.有机发光二极管的概念

1.1 有机发光二极管和液晶显示器优缺点对比

有机发光二极管又叫有机电激光显示和有机发光半导体，它和液晶显示有着不同类型的发光原理的，有机发光二极管的显示技术和液晶显示器相比是有自发光、光视角、高对比度、低耗电、高反应等特殊的优点；但是也存在着成本高、寿命短、分辨率等缺点。下文笔者会详细介绍。

1.2 有机发光二极管的分类

有机发光二极管可以根据色彩和驱动方式来分：

按色彩分，可以分为单色、多彩、全彩等主要种类，其中制备最难的是全彩类的有机发光二极管；

半导体二极管作为一种最基本的半导体器件，其也是极其重要的器件。它在生产的各个领域运用的较为广泛，因此长久以来，人们对半导体二极管电特性研究一种从未停止过。通过以往大量的实证研究发现，半导体发光二极管负电容可能会对器件的开关特性、调制特性以及其他特性产生影响，所以研究半导体发光二极管的负电容无论对于实际应用还是理论发展都具有深远的意义。

【关键词】半导体发光二极管 负电容 特性 影响

由于半导体二极管的应用范围广，其作用也十分明显，使得其电特性研究一直是人们关注的重点。在对半导体二极管的测量中，传统的I-V测量法仍然是现在评价二极管测量器件与电特性的基本方法，但是目前的I-V分析法需要在某些假设的基础上才可以成立，存在一定的局限性，加上传统的C-V方法和各种电容谱方法都需要在反向偏低下的耗尽层模型基础上实现，并且仅仅涉及到了电容谱，还由于不同二极管的负电容特性在社会中解释有较大的出入，所以需要进一步的对半导体二极管负电容现象进行研究。

1 实验样品与测试的设备

本文测试中所用到的实验样品和测试设备如下，其中的1#-5#样品是GaN蓝光发光二极管，采用的是金属有机气相外延法，首先在厚约2.4μm，载流子浓度为2.5×1018cm-3的n-GaN上生长InGaN/GaN量子阱，接着生长一层p-AlGaN，最后生长一层p-GaN，随后将透明电极与p-GaN一起在800℃下进行退火激活，至于N电极则采用Ti/Au金属化的方法，将其在550℃的温度下进行退火激活，时间大概为10s，P电极采用的是Ni/Au的金属化方法，并在500℃的氮气环境下退火激活，时间大概为3min。半导体二极管的结面积是280μm×280μm，其余的试样样品都为采购的商业用的发光二极管[2]。

对于1#与2#中发光二极管的表观电容和表观电导的测量，采用的是HP4284A LCR Meter测量设备，其他的样品采用的是常州同慧电子有限责任公司提供的TH2819 Precisiom LCR Meter，对所有的样品测量时都采用并联等效测试电路，测量时利用HP4140B参数分析仪测量样品的I-V特性，至于交流电压调制发光测试和低频特性的发光测试采用的是交流小信号电压调制发光设备与低频交流测试设备，核心仪器为7265 DSP Lock-In Amplifier。所以的样品测量时都在同一环境下同一温度下进行。

2 测试的结果分析

2.1 1 #样品组测试结果