实验1LDLED的P-I-V特性曲线测试

实验1 LD/LED的P-I-V特性曲线测试

实验目的

1、测试LD/LED的功率－电流（P-I）特性曲线和电压－电流（V-I）特性曲线，计算阈值电流（Ith）和外微分量子效率。

2、了解温度（T）对阈值电流（Ith）和光功率（P）的影响。

实验内容

1、测试在LD/LED的功率－电流（P-I）特性曲线和电压－电流（V-I）特性曲线。

2、测试LD温度特性。

实验仪器

1、LD激光二极管（带尾纤输出，FC型接口） 1只 2、LED发光二极管 1只 3、LD/ LED电流源 1台 4、温控器（可选） 1台 5、光功率计 1台 6、积分球（可选） 1个 7、万用表 1台

实验原理

激光二极管LD和发光二极管LED是光通讯系统中使用的主要光源。LD和LED都是半导体光电子器件，其核心部分都是P-N结。因此其具有与普通二极管相类似的V-I特性曲线，如图1-1所示：

由V-I曲线我们可以计算出LD/LED总的串联电阻R和开门电压VT。

在结构上，由于LED与LD相比没有光学谐振腔。因此，LD和LED的功率与电流的P-I关系特性曲线则有很大的差别。LED的P-I曲线基本上是一条近似的线性直线。

从图1-2中可以看出LD的P-I曲线有一阈值电流Ith，只有在工作电流If>Ith部分，P-I曲线才近似一根直线。而在If

对于LD可以根据其P-I曲线可以求出LD的外微分量子效率ηD。其具有如下关系：

P??If?Ith??V??D

因此在曲线中，曲线的斜率表征的就是外微分量子效率。

由于光电子器件是由半导体材料制成，因此温度对其光电特性影响也很大。随着温度的增加，LD的阈值逐渐增大，光功率逐渐减小，外微分量子效率逐渐减小。阈值与温度的近似关系可以表示为：

Ith(T)?Ith(Tr)exp[(T?Tr)/T0]

式中，Tr为室温，Ith(Tr)为室温下的阈值电流，T0为特征温度。不同温度下，LD的P-I曲线如图1-3，根据此图可以求出LD的特征温度。

实验步骤

1、按图1-5示线路连接LD或LED，其引脚说明见图1-7和图1-8。若没有配积分球，可直接将LD或LED与光功率计连接，将LD或LED在暗室内放入光功率计的接口处。实验时，若不使用积分球，将只会影响到LED

各参数的测量精度，对LD各参数的测量不会影响。

2、若实验中用到温控器，启动温控器电源，并将温度调到20℃。 3、通电之前，确保“粗调”、“细调”旋钮在最小值位置。这样可防止冲击电流损坏LD。实验中用到的LD是POINTER管，电流源要选择使用POINTER档位。开启LD的驱动电源，缓慢调节电流旋纽逐渐增加工作电流，并用万用表测试LD两端的电压值。每隔一定电流间隔，记录LD的电压值和光功率值。绘制LD的P-I曲线和V-I曲线。注意：LD为静电敏感元件，因此操作者不要用手直接接触激光器引脚以及与引脚连接的任何测试点和线路，以免损坏激光器。

4、开启LED的驱动电源（恒流档测量），缓慢调节“粗调”旋纽逐渐增加工作电流，并用万用表测试LED两端的电压值。每隔一定电流间隔(约3mA)，记录LED的电压值和光功率值。绘制LED的P-I曲线和V-I曲线。

5、调节温控器，升高LD的工作温度，重复实验步骤3，记录LD的P-I曲线和V-I曲线。比较在不同温度下，LD的特性曲线变化。

实验数据：（数据在实验报告后面） 数据处理：

绘制LD的U-I曲线:

绘制LD的P-I曲线:

绘制LED的V-I曲线:

绘制LED的P-I曲线:

实验心得：

通过该实验学会了测试LD/LED的功率，电压和电流，画出了功率－电流（P-I）特性曲线和电压－电流（V-I）特性曲线，通过实验数据及观察特性曲线，计算阈值电流（Ith）和外微分量子效率。而且明白了解温度（T）对阈值电流（Ith）和光功率（P）的影响。

思考题

1、串联电阻R对于LD/LED的应用性能有何影响？ 答：（1）串联电阻是限制电流，保护LED

（2）串联电阻的加入要使电流达到LED的额定值之内（通常5-20mA）。 （3）不能将电阻去掉。去掉后，将会造成电流过大，直接烧毁LED，或影响LED的寿命。

2、为什么LD/LED的输出特性有较大差异？ 答： 虽然LD和LED都是电流注入式发光器件，但它们具有不同的光束质量。

LED发出的是随机相位光束，这与普通光源是一样的；但LD发出的光具有匹配相位特性（相干光），这使得它具有某些特别的用途。这种相干光能够经过平行准直后被限制于有限的尺寸，并且可以经过远距离传输之后保持这种局域性。另外，相干光具有干涉特性，所以可以用于磁盘读取。除此以外，因为LD比LED具有更高的工作速率，所以LD比较适合短脉冲要求的工作环境

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/emc5.html