简述结温对LED光输出的影响

实验指出，LED的光输出均明显依赖于器件的结晶。当LED的结温升高时，器件的输出光强度将逐渐减小，而光结温下降时，光输出强度将增大。

表（77-1）列出了相对于25℃而言100℃结温时不同波长响应的InGaAlP与InGaN LED的光输出通量的相对变化值。这种变化的数字表达式如式（77-1）所示
φv(T2 )= φv(T1)e-k△T (77-1)
其中φv(T2 )与φv(T1)分别表示结温T2与T1的光通量输出，k为温度系数，△T= T2 - T1 。一般情况下，K值可由实验测定，对于InGaAlP LED,K值约为1×10-2，随发光波长的变短略有增加。式（77-2）指出了光输出通量结温变化的另一种表示形式
φT2=φT1e-( T2- T1 /T0) (77-2)

表77-1 100℃结温时相对于25℃结温LED光通量的相对变化
LED材料 φ100℃/25℃φ
InGaAlP 590nm 20%
620nm 30%
640nm 42%
InGaN 绿 70%
青 80%
蓝或白 90%
这里T0表一种特征温度，T值与材料有关。实验指出，对于红色的InGaAlP LED，T0 =85℃，对于琥珀色InGaAlP LED，T0 ≈55℃。而对于InGaN LED，T0 值约为840℃，表明InGaN器件的温度系数远小于发红、黄光的InGaAlP器件，也即光通量随温度增加而减小的速率比InGaAlP小得多。
一般情况下，光输出通量随结温的增加而减小的效应是可逆的，也即当温度回复到初始温度时，光输出通量会有一个恢复性的增长。这种效应的发生机制显然是由于材料的一些相关参数会随温度变化，从而导致器件参数的变化。如随温度的增加，电子与空穴的浓度会增加，禁带宽度会变小，电子迁移率也将减小。这些参量的变化必定引致器件输出光通量的改变。然而当温度恢复至初态时，器件参数的变化也将随之消失，输出光通量也会回复至初态值。
78、LED的正向电压与结温之间存在什么关系
正向电压是判定LED性能的一个重要参量，它的数值取决于半导体材料的特性、芯片尺寸以及器件的成结与电极制作工艺。相对于20mA的正向电流，通常InGaAlP LED的正向电压在1.8V~2.2V之间，而发蓝、绿光的InGaN LED的正向电压处在3.0V~3.5V之间。在小电流近似下，LED器件的正向压降由式（78-1）表示：
V1 =（nkT/q）In（I1 /I0）+RsIf (78-1)
式中V1 为正向电压、If为正向电流，I0 为反向饱和电流，q为电子电荷，K是玻尔兹曼常数，Rs是串联电阻，n是表征P-N结完美性的一个参量，处在1-2之间。分析式（78-1）的右边发现，只是反向饱和电流I0与温度密切相关，I0 值随结温的升高而增大，导致正向电压 V1 值下降，实验指出，在输入电流恒定的情况下，对于一个确定的LED器件，二 正向压降与温度的关系可由式（78-2）表示：
VfT =VfT0+K（T-T0 ） (78-2)
式中VfT与V fT0分别表示结温为T与T0时的正向压降，K是压降随温度变化的系数对于InGaAlP与InGaAlP与InGaN LED其K值大致可由表78-1所示。
表78-1 InGaAlP与InGaN LED的电压温度系数
器件 颜色 K 单位
InGaAeP 红 -2 mv/℃
琥珀
InGaN 绿 -2 mv/℃
绿蓝绿
蓝
深蓝
白
度的变化是可恢复的，但在高温情况下，由于结区缺陷与杂质的大量增殖与集聚，也将造成额外复合电流的增加，而使正向电压下降，甚至出现恶性循环。通常，恒流是LED工作的较好的模式，如在恒压条件下，由于温升效应使正向电压下降与正向电增加，并形成恶性循环，最终导致器件损坏。