几种红外LED反向击穿类型

根据  Using LED as a Single Photon Detector[1] 所介绍的红色LED的单光子雪崩反向击穿电流效应，  在博文  测试一些LED的反向击穿过程中的单光子现象[2]  中对于手边的几种LED进行测试， 发现只有两款红外LED可以出现反向雪崩击穿现象，其它LED都没有这种情况。 对于同一种红外LED，经过测试发现它们反向雪崩击穿的特性也各不相同， 下面针对其中出现的情况进行测试记录。

01 反向雪崩击穿

一、背景介绍

根据  Using LED as a Single Photon Detector[1] 所介绍的红色LED的单光子雪崩反向击穿电流效应，  在博文  测试一些LED的反向击穿过程中的单光子现象[2]  中对于手边的几种LED进行测试， 发现只有两款红外LED可以出现反向雪崩击穿现象，其它LED都没有这种情况。 对于同一种红外LED，经过测试发现它们反向雪崩击穿的特性也各不相同， 下面针对其中出现的情况进行测试记录。

图1.1.1 测试红外LED反向击穿的不同特性

二、测试方案

测试电路仍然采用数字直流电源通过串联电阻反向施加在LED两端的测量方式， 通过测量R2上的电压来检测LED反向击穿电流的信号。 通过示波器观察R2上的电压信号，判断LED击穿特性。 下面对于手边红外LED进行逐一测量，观察对应反向击穿电流信号特点。

图1.2.1 测试电路图

三、测试结果

1、普通高压类型

这是出现反向雪崩电流LED电流类型。 这种LED反向击穿出现的雪崩电流个数在普通桌面高明情况下，比较密集。

图1.3.1 出现的反向雪崩击穿电流

2、低压类型

前面LED反向击穿电压大约为50V左右， 现在还有一种类型LED反向击穿电压为30V左右。 这种LED出现的脉冲比起前面高压击穿情况稍微个数少一些。

图1.3.2 低压击穿LED

这些红外LED外观看起来并没有什么区别，但是它们的反向击穿电压确实相差很大。 30V，50V， 所以对于每个测试的时候需要仔细调整。

3、稀疏脉冲型

有一类红外LED反向击穿的时候，出现的脉冲个数比较稀疏。 在同样的光照先，这种LED反向击穿雪崩脉冲信号明显少。 脉冲的高电平和低电平的时间比较长。

图1.3.3 稀疏脉冲类型

4、无脉冲类型

这类LED在击穿与截止之间，并没有出现脉冲信号。 可以看到击穿电流并不太稳定。会出现较大的波动。

图1.3.4 无脉冲类型

5、稠密类型

这是一类介于无脉冲与有脉冲之间的类型。 可以看到电流信号存在稠密的波动，但波动的幅度大都比较细碎。 如果用手遮挡一下光源，可以看到脉冲信号出现了。

图1.3.5 稠密波动类型

对于前面无脉冲类型的LED，通过手遮挡LED光线，它们仍然无法出现脉冲。 所以无脉冲类型与稠密类型还不相同。

6、偏置电流类型

这类LED的出现的脉冲信号，低电平无法达到0V。 它们的输出信号在脉冲信号的基础上有一个直流反向偏置电流。

图1.3.6 偏置电流类型

四、不同类型比例

通过对大约100支同一批次红外LED的分拣， 可以看到其中大约有一半的LED没有雪崩脉冲电流信号。 具有雪崩脉冲信号的LED， 它们脉冲类型也属于前面不同的类型。

图1.4.1 同一批次大约有50%左右的LED无脉冲输出

总结

本文对于一种红外LED反向击穿进行实验测试， 发现它们反向击穿的不同的类型。 其中部分LED反向击穿会出现单光子雪崩电流信号。

参考资料

[1]Using LED as a Single Photon Detector: https://physicsopenlab.org/2020/02/27/using-led-as-a-single-photon-detector/

[2]测试一些LED的反向击穿过程中的单光子现象: https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/128598987

来源：卓晴 ，TsinghuaJoking