由一道题引起的对发光二极管的了解

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<模电学习2>由一道题引起的对发光二极管的了解

2018年04月05日 ⁄ 综合 ⁄ 共 2115字 ⁄ 字号小中大 ⁄ 评论关闭

背景

我在复习模电知识的时候，有一道习题是这样的：能否将1.5V的干电池以正向接法接到二极管两端？为什么？

课后习题答案我没有....在网上搜到这样一段话，感觉挺好的。如：电压大于0.7V时二极管会导通，在一般的电子电路里，电路设计者只用到了二极管的单向导电性，二极管导通以后，流过二极管的电流由电路的其他部分决定。但是如果将电压直接加在二极管两端，情况就不同了。此时流过二极管两端的电流由二极管的正向伏安特性所决定。电流是电压的指数函数(具体公式可参考模电电子技术教材)。由此可知，当二极管导通后，电压有微小升高，就会引起很大的电流变化，管子发热量为Q=I^2*R （R为二极管导通时的等效电阻）当管子两端电压为1.5V时，电流就很大，二极管发热量大，会烧毁二极管。所以答案是不能的。

我感觉这个人说的有道理，仔细分析他说的话，其中提到了两种情况，第一种是电路中除了二极管，还有其他分压器件；第二种是电路中只有二极管。我先就这两种情况，利用Multisim分析验证一下。

实验1

情况一：电路中有其他电子器件

如下图1中的情况1所示，我在电路中添加了1.5V的直流电源，1N4001整流二极管，1欧的电阻，其中1N4001的耐压值为50V，额定电流为1A。通过仿真可以看出二极管1N4001两端的电压V3为0.893V，电流I1为0.607A，其中电压远低于耐压值，电流尽管相对于1A来说差距不算太小，但终归没有超出极限值。

情况二：电路中只有一个二极管

如图1中的情况2所示，电路中只有一个1.5V直流电源和1个1N4001整流二极管，仿真可以看到，1N4001两端的电压为1.5V，等于电源电压，但是流过1N4001的电流值已经为11.249A了，此时二极管肯定会烧坏的。（可惜Multisim不能仿真烧坏的情况，嘿嘿）

图1

经过上面的实验，我想需要了解设计电路时需要考虑的二极管的重要的参数，但是二极管那么多，我的模电也是小白，从哪里开始搞起呢。想到了开发板的LED灯，既然LED是特殊的二极管，并且也常用，先了解一下它吧。

发光二极管LED概念

发光二极管（简称LED），是一种将电能转换成光能的半导体器件。发光二极管的结构与普通二极管一样，由PN结组成，伏安特性曲线也类似，同样具有单向导电性。但正向导通电压比普通二极管的高，红色的导通电压在1.6V~1.8V范围内，绿色的导通电压为2V左右。当LED加上正向电压后，当电流加大到一定值（这里是一定值）时开始发光，发光的亮度与正向电流成正比。电流越大，发光的亮度越强。但使用时应注意，不要超过其最大功耗以及最大正向电流和反向最大工作电压，以免为了追求发光二极管的亮度而忽略了安全性。

发光二极管一些重要参数

从上面一段话中，大概也明白了一些参数的作用，这里用表格的形式看

LED主要参数
名字	标识	意义	角色(我感觉)
最大工作电流	ICM	发光二极管长期工作时，所允许通过的最大电流	重要
正向电压降	UF	通过额定的正向电流时，发光二极管两端产生的正向电压	重要
正常工作电流	IF	发光二极管两端加上规定的正向电压时，发光二极管内的正向电流	重要
反向电流	IR	发光二极管两端加上规定的反向电压时，发光二极管内的反向电流。该电流又称为反向漏电流	Don't know
发光强度	IV	表示发光二极管亮度大小，其值为通过规定的电流时，在管心垂直方向上单位面积所通过的光通量。	我不用
发光波长	λ	发光二极管在一定工作条件下，光的峰值（为发光强度最大的一点）对应的波长，又称为峰值波长。由发光波长便可知发光二极管的发光颜色。	这么一看还挺有用的

实验2

根据上面的参数知道了，一般LED直接接5V电压（开发板一般都是5V）时，需要接一个上拉电阻或者下拉电阻，否则的话电源电压可能超过LED可承受的电压。下面还是用Multisim仿真一下。如下图2，是我在Multisim中选择的LED_red的参数报告，其中用红线圈出的有一个 Vf = 1.83V，我认为这个就是正向额定压降，但是后面的20mA是什么意思，我不太确定，因为如图3显示的Led_red的有个参数Ion为5mA，我认为这个Ion是开启电流，也就是点亮电流，那么那个20mA是不是就是在正向压降为1.83V时，led的电流呢，应该是吧，这些都是我的猜想。