LED优良的电学特性是决定其电光转化效率的因素之一

LED（Light-emitting diodes）作为一种电光转换器件，不仅要求其具有较高的外量子效率，优良的电学（I-V）特性也是决定其电光转化效率的关键因素之一。因此对I-V特性的深入研究有助于设计制备高性能的LED器件。

在正常工作状态下，LED本质上属于一种正偏PN结，所以理想I-V特性曲线如图 1实线所示，然而，在实际的仿真设计、实验器件制备中，我们经常会遇到实际输出的I-V特性曲线严重地偏离理想工作状态，那么影响LED器件的I-V特性的因素有哪些呢？

图1串联电阻和并联电阻改变对LED器件I-V特性影响对比图

我们知道，导致器件I-V特性变化的直接因素就是器件内部的电阻分布，具体可以细分为串联电阻和并联电阻，其简化电路模型如下图所示。

图2  LED器件等效电路图

首先，串联电阻（Rs）的增加会使器件消耗更多的电压，即需要更高的驱动电压实现同样的电流输出，直接表现为器件正向工作电压的增加、曲线斜率的减小，具体如图 1（Effect of series resistance）所示，而引起串联电阻变化的因素一般包括器件内部的掺杂浓度、载流子迁移率和金半接触电阻的变化等。

其次，并联电阻（Rp）导致载流子在不经过PN结路径而直接在电极两端进行输运，其对器件I-V特性的影响主要表现在开启电压的改变。具体如图 1（Effect of shunt）所示，这种现象称为亚阈值开启或过早开启。这可能是由于材料本身或者半导体表面的缺陷造成的；如果缺陷密度极高，则缺陷区域并联电阻非常低，那么流经器件电极两端的电流将会被分流，使得LED器件发光效率显著降低。此外，当器件缺陷较多时，则会在半导体层内部形成更多的复合中心，致使耗尽区中的复合/产生电流强度增加，造成更为严重的漏电现象，尤其对于尺寸较小的micro LED而言，这种想象更为严重。

当然，影响LED器件I-V特性的因素还有很多，比如温度，环境光照强度等，具体情况还需具体分析。

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