【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(guò)程中的單光子現象[2] 中對于手邊的幾種LED進(jìn)行測試，?發(fā)現只有兩款紅外LED可以出現反向雪崩擊穿現象，其它LED都沒(méi)有這種情況。?對于同一種紅外LED，經(jīng)過(guò)測試發(fā)現它們反向雪崩擊穿的特性也各不相同，?下面針對其中出現的情況進(jìn)行測試記錄。
01 反向雪崩擊穿
一、背景介紹
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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(guò)程中的單光子現象[2] 中對于手邊的幾種LED進(jìn)行測試，?發(fā)現只有兩款紅外LED可以出現反向雪崩擊穿現象，其它LED都沒(méi)有這種情況。?對于同一種紅外LED，經(jīng)過(guò)測試發(fā)現它們反向雪崩擊穿的特性也各不相同，?下面針對其中出現的情況進(jìn)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字直流電源通過(guò)串聯(lián)電阻反向施加在LED兩端的測量方式， 通過(guò)測量R2上的電壓來(lái)檢測LED反向擊穿電流的信號。?通過(guò)示波器觀(guān)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(jìn)行逐一測量，觀(guān)察對應反向擊穿電流信號特點(diǎn)。
圖1.2.1 測試電路圖
三、測試結果
1、普通高壓類(lèi)型
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這是出現反向雪崩電流LED電流類(lèi)型。?這種LED反向擊穿出現的雪崩電流個(gè)數在普通桌面高明情況下，比較密集。
圖1.3.1 出現的反向雪崩擊穿電流
2、低壓類(lèi)型
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前面LED反向擊穿電壓大約為50V左右，?現在還有一種類(lèi)型LED反向擊穿電壓為30V左右。?這種LED出現的脈沖比起前面高壓擊穿情況稍微個(gè)數少一些。
圖1.3.2 低壓擊穿LED
這些紅外LED外觀(guān)看起來(lái)并沒(méi)有什么區別，但是它們的反向擊穿電壓確實(shí)相差很大。?30V，50V，?所以對于每個(gè)測試的時(shí)候需要仔細調整。
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，出現的脈沖個(gè)數比較稀疏。?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(shí)間比較長(cháng)。
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)有出現脈沖信號。?可以看到擊穿電流并不太穩定。會(huì )出現較大的波動(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。?可以看到電流信號存在稠密的波動(dòng)，但波動(dòng)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了。
圖1.3.5 稠密波動(dòng)類(lèi)型
對于前面無(wú)脈沖類(lèi)型的LED，通過(guò)手遮擋LED光線(xiàn)，它們仍然無(wú)法出現脈沖。?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的出現的脈沖信號，低電平無(wú)法達到0V。?它們的輸出信號在脈沖信號的基礎上有一個(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。?具有雪崩脈沖信號的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
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本文對于一種紅外LED反向擊穿進(jìn)行實(shí)驗測試，?發(fā)現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(guò)程中的單光子現象: https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/128598987
來(lái)源：卓晴 ，TsinghuaJoking
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