【導讀】根據  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象[2]  中對於手邊的幾種LED進行測試， 發現隻有兩款紅外LED可以出現反向雪崩擊穿現象
，其它LED都沒有這種情況。 對於同一種紅外LED，經過測試發現它們反向雪崩擊穿的特性也各不相同， 下麵針對其中出現的情況進行測試記錄。

01 反向雪崩擊穿

一
、背景介紹

根據  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象[2]  中對於手邊的幾種LED進行測試， 發現隻有兩款紅外LED可以出現反向雪崩擊穿現象，其它LED都沒有這種情況。 對於同一種紅外LED
，經過測試發現它們反向雪崩擊穿的特性也各不相同
， 下麵針對其中出現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

測試電路仍然采用數字直流電源通過串聯電阻反向施加在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。 下麵對於手邊紅外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

這是出現反向雪崩電流LED電流類型。 這種LED反向擊穿出現的雪崩電流個數在普通桌麵高明情況下
，比較密集。

圖1.3.1 出現的反向雪崩擊穿電流

2
、低壓類型

前麵LED反向擊穿電壓大約為50V左右， 現在還有一種類型LED反向擊穿電壓為30V左右。 這種LED出現的脈衝比起前麵高壓擊穿情況稍微個數少一些。

圖1.3.2 低壓擊穿LED

這些紅外LED外觀看起來並沒有什麼區別，但是它們的反向擊穿電壓確實相差很大。 30V
，50V， 所以對於每個測試的時候需要仔細調整。

3、稀疏脈衝型

有一類紅外LED反向擊穿的時候

，出現的脈衝個數比較稀疏。 在同樣的光照先，這種LED反向擊穿雪崩脈衝信號明顯少。 脈衝的高電平和低電平的時間比較長。

圖1.3.3 稀疏脈衝類型

4、無脈衝類型

這類LED在擊穿與截止之間，並沒有出現脈衝信號。 可以看到擊穿電流並不太穩定。會出現較大的波動。

圖1.3.4 無脈衝類型

5、稠密類型

這是一類介於無脈衝與有脈衝之間的類型。 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
，可以看到脈衝信號出現了。

圖1.3.5 稠密波動類型

對於前麵無脈衝類型的LED
，通過手遮擋LED光線，它們仍然無法出現脈衝。 所以無脈衝類型與稠密類型還不相同。

6、偏置電流類型

這類LED的出現的脈衝信號，低電平無法達到0V。 它們的輸出信號在脈衝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

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沒有雪崩脈衝電流信號。 具有雪崩脈衝信號的LED


， 它們脈衝類型也屬於前麵不同的類型。

圖1.4.1 同一批次大約有50%左右的LED無脈衝輸出

總結

本文對於一種紅外LED反向擊穿進行實驗測試
， 發現它們反向擊穿的不同的類型。 其中部分LED反向擊穿會出現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象: https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/128598987

來源：卓晴 ，TsinghuaJoking

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