【導(dǎo)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(yīng)， ?在博文 測(cè)試一些LED的反向擊穿過(guò)程中的單光子現(xiàn)象[2] 中對(duì)于手邊的幾種LED進(jìn)行測(cè)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(méi)有這種情況。?對(duì)于同一種紅外LED，經(jīng)過(guò)測(cè)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(duì)其中出現(xiàn)的情況進(jìn)行測(cè)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(yīng)， ?在博文 測(cè)試一些LED的反向擊穿過(guò)程中的單光子現(xiàn)象[2] 中對(duì)于手邊的幾種LED進(jìn)行測(cè)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(méi)有這種情況。?對(duì)于同一種紅外LED，經(jīng)過(guò)測(cè)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(duì)其中出現(xiàn)的情況進(jìn)行測(cè)試記錄。
圖1.1.1 測(cè)試紅外LED反向擊穿的不同特性
二、測(cè)試方案
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測(cè)試電路仍然采用數(shù)字直流電源通過(guò)串聯(lián)電阻反向施加在LED兩端的測(cè)量方式， 通過(guò)測(cè)量R2上的電壓來(lái)檢測(cè)LED反向擊穿電流的信號(hào)。?通過(guò)示波器觀察R2上的電壓信號(hào)，判斷LED擊穿特性。?下面對(duì)于手邊紅外LED進(jìn)行逐一測(cè)量，觀察對(duì)應(yīng)反向擊穿電流信號(hào)特點(diǎn)。
圖1.2.1 測(cè)試電路圖
三、測(cè)試結(jié)果
1、普通高壓類(lèi)型
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這是出現(xiàn)反向雪崩電流LED電流類(lèi)型。?這種LED反向擊穿出現(xiàn)的雪崩電流個(gè)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(lèi)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(lèi)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(gè)數(shù)少一些。
圖1.3.2 低壓擊穿LED
這些紅外LED外觀看起來(lái)并沒(méi)有什么區(qū)別，但是它們的反向擊穿電壓確實(shí)相差很大。?30V，50V，?所以對(duì)于每個(gè)測(cè)試的時(shí)候需要仔細(xì)調(diào)整。
3、稀疏脈沖型
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有一類(lèi)紅外LED反向擊穿的時(shí)候，出現(xiàn)的脈沖個(gè)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(hào)明顯少。?脈沖的高電平和低電平的時(shí)間比較長(zhǎng)。
圖1.3.3 稀疏脈沖類(lèi)型
4、無(wú)脈沖類(lèi)型
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這類(lèi)LED在擊穿與截止之間，并沒(méi)有出現(xiàn)脈沖信號(hào)。?可以看到擊穿電流并不太穩(wěn)定。會(huì)出現(xiàn)較大的波動(dòng)。
圖1.3.4 無(wú)脈沖類(lèi)型
5、稠密類(lèi)型
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這是一類(lèi)介于無(wú)脈沖與有脈沖之間的類(lèi)型。?可以看到電流信號(hào)存在稠密的波動(dòng)，但波動(dòng)的幅度大都比較細(xì)碎。?如果用手遮擋一下光源，可以看到脈沖信號(hào)出現(xiàn)了。
圖1.3.5 稠密波動(dòng)類(lèi)型
對(duì)于前面無(wú)脈沖類(lèi)型的LED，通過(guò)手遮擋LED光線，它們?nèi)匀粺o(wú)法出現(xiàn)脈沖。?所以無(wú)脈沖類(lèi)型與稠密類(lèi)型還不相同。
6、偏置電流類(lèi)型
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這類(lèi)LED的出現(xiàn)的脈沖信號(hào)，低電平無(wú)法達(dá)到0V。?它們的輸出信號(hào)在脈沖信號(hào)的基礎(chǔ)上有一個(gè)直流反向偏置電流。
圖1.3.6 偏置電流類(lèi)型
四、不同類(lèi)型比例
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通過(guò)對(duì)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(méi)有雪崩脈沖電流信號(hào)。?具有雪崩脈沖信號(hào)的LED，?它們脈沖類(lèi)型也屬于前面不同的類(lèi)型。
圖1.4.1 同一批次大約有50%左右的LED無(wú)脈沖輸出
總結(jié)
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本文對(duì)于一種紅外LED反向擊穿進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試，?發(fā)現(xiàn)它們反向擊穿的不同的類(lèi)型。?其中部分LED反向擊穿會(huì)出現(xiàn)單光子雪崩電流信號(hào)。
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(cè)試一些LED的反向擊穿過(guò)程中的單光子現(xiàn)象: https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/128598987
來(lái)源：卓晴 ，TsinghuaJoking
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