МИНОБРНАУКИ РОССИИ
Санкт-Петербургский государственный
электротехнический университет
«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)
КАФЕДРА ФОТОНИКИ
отчет
по лабораторной работе №1
по дисциплине «Квантовая и оптическая электроника»
Тема: ИССЛЕДОВАНИЕ RGB-СВЕТОДИОДА
Студенты гр. 7201 |
|
Шапошников В.А. |
|
|
Шурыгин А.С. |
|
|
Яковенко E.C. |
Преподаватель |
|
Ламкин И.А. |
Санкт-Петербург
2020
Теоретическая часть
Цель работы: исследование характеристик и определение основных параметров полупроводниковых светодиодов.
Схема измерительной установки:
Лабораторный стенд предназначен для исследования спектральных, температурных и ватт-амперных характеристик RGB-светодиода. Блок-схема установки изображена на Рис.1. Пунктирной линией обведены элементы, расположенные в едином корпусе лабораторного стенда, к которому под-ключается внешний блок питания для элемента Пельтье и спектрометр.
Рис.1 Схема для исследования характеристик светодиода
Лабораторный стенд позволяет регулировать ток отдельно на каждом кристалле светодиода от 0 до 30 мА, нагревать и охлаждать СИД в диапазоне температур от 5 до 65 . На дисплее стенда в реальном времени отображается ток, протекающий через каждый кристалл светодиода, и температура СИД. Излучение, испускаемое светодиодом, через оптоволокно передаѐтся в спектрометр быстрого сканирования, который измеряет спектр излучения менее чем за 0,1 секунды. Спектр излучения в реальном времени отображает-ся на экране компьютера в программе SpectraSuite и может быть сохранѐн в виде текстового файла.
Обработка результатов:
Спектральные характеристики каждого кристалла светодиода при различных значениях прямых токов.
Рис.2 Спектральные характеристики красного кристалла
при токах от 5 до 30 мА
Рис.3 Спектральные характеристики зеленого кристалла
при токах от 5 до 30 мА
Рис.4 Спектральные характеристики синего кристалла
при токах от 0 до 30 мА
Зависимость длин волн, соответствующих максимуму излучения каждого из кристаллов, от тока, протекающего через кристалл λmax = f(Iпр).
Табл.1 Зависимость длин волн от тока, протекающего через красный кристалл
-
I, мА
5
10
15
20
25
30
λ, нм
628
628
628
628
628
628
Табл.2 Зависимость длин волн от тока, протекающего через зеленый кристалл
-
I, мА
5
10
15
20
25
30
λ, нм
530
528
528
525
525
525
Табл.3 Зависимость длин волн от тока, протекающего через синий кристалл
-
I, мА
0
5
10
15
20
25
30
λ, нм
531
468
468
468
468
468
468
Ватт-амперные характеристики для каждого из кристаллов
Рассчитаем площадь под графиком с помощью метода трапеций:
Табл.4 Ватт-амперная характеристика для красного кристалла
P, о.е. |
9.963E3 |
1.750E4 |
2.488E4 |
3.287E4 |
4.056E4 |
4.900E4 |
I, мА |
5 |
10 |
15 |
20 |
25 |
30 |
Рис.5 Ватт-амперная характеристика для красного кристалла
Табл.5 Ватт-амперная характеристика для зеленого кристалла
P, о.е. |
1.034E4 |
2.177E4 |
3.344E4 |
4.533E4 |
5.694E4 |
6.803E4 |
I, мА |
5 |
10 |
15 |
20 |
25 |
30 |
Рис.6 Ватт-амперная характеристика для зеленого кристалла
Табл.5 Ватт-амперная характеристика для синего кристалла
P, о.е. |
2.828E3 |
1.376E4 |
2.451E4 |
3.532E4 |
4.614E4 |
5.663E4 |
6.715E4 |
I, мА |
0 |
5 |
10 |
15 |
20 |
25 |
30 |
Рис.7 Ватт-амперная характеристика для синего кристалла
Спектральные характеристики, соответствующие белому цвету излучения светодиода, при различных температурах
Рис.8 Спектральные характеристики белого цвета
при различных токах кристаллов
Зависимость длин волн, соответствующих максимумам излучения каждого из кристаллов, от температуры светодиода:
Табл.6 Зависимость длин волн, соответствующих максимумам излучения каждого из кристаллов, от температуры светодиода
-
T, ºС
2
15
25
30
45
60
65
красный
λ, нм
625
626
628
628
632
634
635
зеленый
λ, нм
521
522
524
523
524
525
524
синий
λ, нм
464
466
468
467
468
468
468
Вывод:
В ходе данной лабораторной работы были исследованы характеристики и определены основные параметры полупроводниковых светодиодов. На Рис. 2-4 показаны спектральные характеристики красного, зеленого и синего кристаллов при различных значениях тока. По графикам можно заметить, что с увеличением тока возрастает интенсивность излучения. Значение длины волны при максимуме излучения у всех кристаллов практически одинаково, отличие составляет 1-5 нм. Это можно объяснить тем, что с увеличением тока полупроводниковая структура больше нагревается, из-за этого уменьшается ширина запрещенной, приводит к увеличению длины волны излучения. Из графиков (Рис.5-7) видно, что при малых токах мощность излучения светодиода линейно увеличивается с ростом накачки. Также в ходе работы были получены спектральные характеристики для белого цвета при разных значениях температуры светодиода, график можно наблюдать на Рис.8.