半导体发光二极管负电容的实验研究

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1、学科专业盟盟塑理与世兰一f,1-者姓名：监—壶————一指导教_

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3、_王在!±塑撞天津大学研究生院2005年1月中文摘要半导体二极管作为最基本也是最重要的半导体器件，其应用之广泛不言而喻，所以对其电特性的研究一直以来都是一个颇具价值的课题，通过大量的实验研究和理论分析，我们对半导体发光二极管中的负电容现象有了较为深入的认识。下面是我们的主要工作：1．对现有的实验仪器TH2819PrecisionLCRMeter进行了开发与改进，实现了计算机对其远程控制，大大提高了测试效率；构建了我们自己的测量实验装置，包括低频电学装置和交流调制发光实验装置；。2．采用正向交流小信号方法，对大量不同种类、

4、不同功能的发光二极管的正向交流电特性进行了检测，检测结果表明发光二极管中普遍存在着负电容现象。3．给出了判定性实验，确认了发光二极管中的负电容现象是真实存在的。4．进一步的交流电压调制发光实验表明，发光二极管中的负电容现象与强复合发光过程有着紧密的联系，负电容的出现对应着强复合发光过程的出现。5．首次探讨了交流信号幅度与电容的关系。实验表明耗尽层电容和负电容基本与信号无关，而扩散电容随信号的幅度的增大而增大，且频率越低越明显。6．对发光二极管的10Hz以下电容的频率特性进行了研究，实验发现，所有发光二极管的电容都将在足够低的频率下由负值转变为正值。半导体发光二极管的负电容可能会对器件的调制

5、特性、开关特性以及其它一些特性产生影响，因此对负电容的正确认识和深入研究无论从理论还是实际应用的角度来讲，都是十分有意义的。关键词：半导体发光二极管，正向交流小信号法，负电容，低频特性ABSTRACTAsoneofthemostfundamentalandimportantsemiconductordevices，itisself-evidentthatthesemiconductordiodesarewidelyusedinmanyfields。Sotheresearchonelectricalcharacteristicsofsemiconductordiodeshasbeenaval

6、uablesubjectsinceearliertime．Throughagreatdealofexperimentalstudiesandtheoreticalanalysis，wegainmoreknowledgeaboutthenegativecapacitanceinLEDs(LightEmittingDiodes)．OurworkandachievementCanbemainlysummarizedasfollows：1．Wesetupexperimentalmeasurementdevicesincludingthelowfrequencymeasurementdevicean

7、dthevoltagemodulatedelectroluminescence(VMEL)device；andwealsomadedevelopmentandimprovementforTH2819PrecisionLCRMeterinconnectingwithacomputer,whichincreasedOurmeasurementefficiencygreatly．2．ByusingtheforwardacsmallsignalmethodwetestedtheelectricalcharacteristiesofLEDsofdifferentkindsandfunctions．T

8、heexperimentalresultsshowthatnegativecapacitancephenomenonsexistinmostsemiconductorLEDs．3．WepresentedajudgementexperimentthattestifiedtheexistenceofthenegativecapacitancephenomenoninLEDs．4．nefurthervoltagemodulatedelectroluminescenceexperimentalresultsshowthatthenegativecapacitanceinLEDsisrelatedc

9、loselytotheradiativerecombinationoftheinjectedcarriers．5．Forthefirsttimetherelationshipbetweencapacitanceandthemagnitudeofa．c．hasbeendiscussed，andtheresultsindicatethatbothdepletioncapacitanceandnegativecapacitan