【導讀】根據(jù) Using LED as a Single Photon Detector[1] 所介紹的紅色LED的單光子雪崩反向擊穿電流效應， ?在博文 測試一些LED的反向擊穿過程中的單光子現(xiàn)象[2] 中對于手邊的幾種LED進行測試，?發(fā)現(xiàn)只有兩款紅外LED可以出現(xiàn)反向雪崩擊穿現(xiàn)象，其它LED都沒有這種情況。?對于同一種紅外LED，經(jīng)過測試發(fā)現(xiàn)它們反向雪崩擊穿的特性也各不相同，?下面針對其中出現(xiàn)的情況進行測試記錄。
01 反向雪崩擊穿
一、背景介紹
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根據(jù) Using LED as a Single Photon Detector[1] 所介紹的紅色LED的單光子雪崩反向擊穿電流效應， ?在博文 測試一些LED的反向擊穿過程中的單光子現(xiàn)象[2] 中對于手邊的幾種LED進行測試，?發(fā)現(xiàn)只有兩款紅外LED可以出現(xiàn)反向雪崩擊穿現(xiàn)象，其它LED都沒有這種情況。?對于同一種紅外LED，經(jīng)過測試發(fā)現(xiàn)它們反向雪崩擊穿的特性也各不相同，?下面針對其中出現(xiàn)的情況進行測試記錄。
圖1.1.1 測試紅外LED反向擊穿的不同特性
二、測試方案
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測試電路仍然采用數(shù)字直流電源通過串聯(lián)電阻反向施加在LED兩端的測量方式， 通過測量R2上的電壓來檢測LED反向擊穿電流的信號。?通過示波器觀察R2上的電壓信號，判斷LED擊穿特性。?下面對于手邊紅外LED進行逐一測量，觀察對應反向擊穿電流信號特點。
圖1.2.1 測試電路圖
三、測試結果
1、普通高壓類型
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這是出現(xiàn)反向雪崩電流LED電流類型。?這種LED反向擊穿出現(xiàn)的雪崩電流個數(shù)在普通桌面高明情況下，比較密集。
圖1.3.1 出現(xiàn)的反向雪崩擊穿電流
2、低壓類型
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前面LED反向擊穿電壓大約為50V左右，?現(xiàn)在還有一種類型LED反向擊穿電壓為30V左右。?這種LED出現(xiàn)的脈沖比起前面高壓擊穿情況稍微個數(shù)少一些。
圖1.3.2 低壓擊穿LED
這些紅外LED外觀看起來并沒有什么區(qū)別，但是它們的反向擊穿電壓確實相差很大。?30V，50V，?所以對于每個測試的時候需要仔細調整。
3、稀疏脈沖型
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有一類紅外LED反向擊穿的時候，出現(xiàn)的脈沖個數(shù)比較稀疏。?在同樣的光照先，這種LED反向擊穿雪崩脈沖信號明顯少。?脈沖的高電平和低電平的時間比較長。
圖1.3.3 稀疏脈沖類型
4、無脈沖類型
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這類LED在擊穿與截止之間，并沒有出現(xiàn)脈沖信號。?可以看到擊穿電流并不太穩(wěn)定。會出現(xiàn)較大的波動。
圖1.3.4 無脈沖類型
5、稠密類型
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這是一類介于無脈沖與有脈沖之間的類型。?可以看到電流信號存在稠密的波動，但波動的幅度大都比較細碎。?如果用手遮擋一下光源，可以看到脈沖信號出現(xiàn)了。
圖1.3.5 稠密波動類型
對于前面無脈沖類型的LED，通過手遮擋LED光線，它們?nèi)匀粺o法出現(xiàn)脈沖。?所以無脈沖類型與稠密類型還不相同。
6、偏置電流類型
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這類LED的出現(xiàn)的脈沖信號，低電平無法達到0V。?它們的輸出信號在脈沖信號的基礎上有一個直流反向偏置電流。
圖1.3.6 偏置電流類型
四、不同類型比例
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通過對大約100支同一批次紅外LED的分揀，?可以看到其中大約有一半的LED沒有雪崩脈沖電流信號。?具有雪崩脈沖信號的LED，?它們脈沖類型也屬于前面不同的類型。
圖1.4.1 同一批次大約有50%左右的LED無脈沖輸出
總結
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本文對于一種紅外LED反向擊穿進行實驗測試，?發(fā)現(xiàn)它們反向擊穿的不同的類型。?其中部分LED反向擊穿會出現(xiàn)單光子雪崩電流信號。
參考資料
[1]Using LED as a Single Photon Detector: https://physicsopenlab.org/2020/02/27/using-led-as-a-single-photon-detector/
[2]測試一些LED的反向擊穿過程中的單光子現(xiàn)象: https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/128598987
來源：卓晴 ，TsinghuaJoking
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