led是利用化合物材料制成pn結(jié)的光電器件。它具備pn結(jié)結(jié)型器件的電學(xué)特性：I-V特性、C-V特性和光學(xué)特性：光譜響應(yīng)特性、發(fā)光光強(qiáng)指向特性、時(shí)間特性以及熱學(xué)特性。
  1、led電學(xué)特性
  1.1 I-V特性 表征led芯片pn結(jié)制備性能主要參數(shù)。LED的I-V特性具有非線性、整流性質(zhì)：?jiǎn)蜗驅(qū)щ娦?，即外加正偏壓表現(xiàn)低接觸電阻，反之為高接觸電阻。
  如左圖：
  (1) 正向死區(qū)：（圖oa或oa′段）a點(diǎn)對(duì)于V0 為開(kāi)啟電壓，當(dāng)V＜Va，外加電場(chǎng)尚克服不少因載流子擴(kuò)散而形成勢(shì)壘電場(chǎng)，此時(shí)R很大；開(kāi)啟電壓對(duì)于不同LED其值不同，GaAs為1V，紅色GaAsP為1.2V，GaP為1.8V，GaN為2.5V。
  （2）正向工作區(qū)：電流IF與外加電壓呈指數(shù)關(guān)系
  IF = IS (e qVF/KT –1) -------------------------IS 為反向飽和電流 。
  V＞0時(shí)，V＞VF的正向工作區(qū)IF 隨VF指數(shù)上升 IF = IS e qVF/KT
  （3）反向死區(qū) ：V＜0時(shí)pn結(jié)加反偏壓
  V= - VR 時(shí)，反向漏電流IR（V= -5V）時(shí)，GaP為0V，GaN為10uA。
  （4）反向擊穿區(qū) V＜- VR ，VR 稱為反向擊穿電壓；VR 電壓對(duì)應(yīng)IR為反向漏電流。當(dāng)反向偏壓一直增加使V＜- VR時(shí)，則出現(xiàn)IR突然增加而出現(xiàn)擊穿現(xiàn)象。由于所用化合物材料種類不同，各種LED的反向擊穿電壓VR也不同。
  1.2 C-V特性
  鑒于LED的芯片有9×9mil (250×250um)，10×10mil，11×11mil (280×280um)，12×12mil (300×300um)，故pn結(jié)面積大小不一，使其結(jié)電容（零偏壓）C≈n+pf左右。
  C-V特性呈二次函數(shù)關(guān)系（如圖2）。由1MHZ交流信號(hào)用C-V特性測(cè)試儀測(cè)得。
  1.3 最大允許功耗PF m
  當(dāng)流過(guò)LED的電流為IF、管壓降為UF則功率消耗為P=UF×IF
  LED工作時(shí)，外加偏壓、偏流一定促使載流子復(fù)合發(fā)出光，還有一部分變?yōu)闊?，使結(jié)溫升高。若結(jié)溫為T(mén)j、外部環(huán)境溫度為T(mén)a，則當(dāng)Tj＞Ta時(shí)，內(nèi)部熱量借助管座向外傳熱，散逸熱量（功率），可表示為P = KT（Tj – Ta）。
  1.4 響應(yīng)時(shí)間
  響應(yīng)時(shí)間表征某一顯示器跟蹤外部信息變化的快慢?，F(xiàn)有幾種顯示LCD（液晶顯示）約10-3~10-5S，CRT、PDP、LED都達(dá)到10-6~10-7S（us級(jí)）。
  ① 響應(yīng)時(shí)間從使用角度來(lái)看，就是LED點(diǎn)亮與熄滅所延遲的時(shí)間，即圖中tr 、tf 。圖中t0值很小，可忽略。
  ② 響應(yīng)時(shí)間主要取決于載流子壽命、器件的結(jié)電容及電路阻抗。
  LED的點(diǎn)亮?xí)r間——上升時(shí)間tr是指接通電源使發(fā)光亮度達(dá)到正常的10%開(kāi)始，一直到發(fā)光亮度達(dá)到正常值的90%所經(jīng)歷的時(shí)間。
  LED 熄滅時(shí)間——下降時(shí)間tf是指正常發(fā)光減弱至原來(lái)的10%所經(jīng)歷的時(shí)間。
  不同材料制得的LED響應(yīng)時(shí)間各不相同；如GaAs、GaAsP、GaAlAs其響應(yīng)時(shí)間＜10-9S，GaP為10-7 S。因此它們可用在10~100MHZ高頻系統(tǒng)。
  2 LED光學(xué)特性
  發(fā)光二極管有紅外（非可見(jiàn)）與可見(jiàn)光兩個(gè)系列，前者可用輻射度，后者可用光度學(xué)來(lái)量度其光學(xué)特性。
  2.1 發(fā)光法向光強(qiáng)及其角分布Iθ
  2.1.1 發(fā)光強(qiáng)度（法向光強(qiáng)）是表征發(fā)光器件發(fā)光強(qiáng)弱的重要性能。LED大量應(yīng)用要求是圓柱、圓球封裝，由于凸透鏡的作用，故都具有很強(qiáng)指向性：位于法向方向光強(qiáng)最大，其與水平面交角為90°。當(dāng)偏離正法向不同θ角度，光強(qiáng)也隨之變化。發(fā)光強(qiáng)度隨著不同封裝形狀而強(qiáng)度依賴角方向。
  2.1.2 發(fā)光強(qiáng)度的角分布Iθ是描述led發(fā)光在空間各個(gè)方向上光強(qiáng)分布。它主要取決于封裝的工藝（包括支架、模粒頭、環(huán)氧樹(shù)脂中添加散射劑與否）
  ⑴ 為獲得高指向性的角分布（如圖1）
  ① LED管芯位置離模粒頭遠(yuǎn)些；
  ② 使用圓錐狀（子彈頭）的模粒頭；
  ③ 封裝的環(huán)氧樹(shù)脂中勿加散射劑。
  采取上述措施可使LED 2θ1/2 = 6°左右，大大提高了指向性。
  ⑵ 當(dāng)前幾種常用封裝的散射角（2θ1/2角）圓形LED：5°、10°、30°、45°
  2.2 發(fā)光峰值波長(zhǎng)及其光譜分布
  ⑴ led發(fā)光強(qiáng)度或光功率輸出隨著波長(zhǎng)變化而不同，繪成一條分布曲線——光譜分布曲線。當(dāng)此曲線確定之后，器件的有關(guān)主波長(zhǎng)、純度等相關(guān)色度學(xué)參數(shù)亦隨之而定。
  LED的光譜分布與制備所用化合物半導(dǎo)體種類、性質(zhì)及pn結(jié)結(jié)構(gòu)（外延層厚度、摻雜雜質(zhì)）等有關(guān)，而與器件的幾何形狀、封裝方式無(wú)關(guān)。
  下圖繪出幾種由不同化合物半導(dǎo)體及摻雜制得LED光譜響應(yīng)曲線。其中
 
  LED 光譜分布曲線
  1藍(lán)光InGaN/GaN 2 綠光 GaP:N 3 紅光 GaP:Zn-O
  4 紅外GaAs 5 Si光敏光電管 6 標(biāo)準(zhǔn)鎢絲燈
  ① 是藍(lán)色I(xiàn)nGaN/GaN發(fā)光二極管，發(fā)光譜峰λp = 460～465nm；
  ② 是綠色GaP:N的LED，發(fā)光譜峰λp = 550nm；
  ③ 是紅色GaP:Zn-O的LED，發(fā)光譜峰λp = 680～700nm；
  ④ 是紅外LED使用GaAs材料，發(fā)光譜峰λp = 910nm；
  ⑤ 是Si