01 反向雪崩击穿
一、背景介绍
根据 Using LED as a Single Photon Detector[1] 所介绍的红色LED的单光子雪崩反向击穿电流效应， 在博文 测试一些LED的反向击穿过程中的单光子现象[2] 中对于手边的几种LED进行测试， 发现只有两款红外LED可以出现反向雪崩击穿现象，其它LED都没有这种情况。 对于同一种红外LED，经过测试发现它们反向雪崩击穿的特性也各不相同， 下面针对其中出现的情况进行测试记录。
▲ 图1.1.1 测试红外LED反向击穿的不同特性
二、测试方案
测试电路仍然采用数字直流电源通过串联电阻反向施加在LED两端的测量方式， 通过测量R2上的电压来检测LED反向击穿电流的信号。 通过示波器观察R2上的电压信号，判断LED击穿特性。 下面对于手边红外LED进行逐一测量，观察对应反向击穿电流信号特点。
▲ 图1.2.1 测试电路图
三、测试结果
1、普通高压类型
这是出现反向雪崩电流LED电流类型。 这种LED反向击穿出现的雪崩电流个数在普通桌面高明情况下，比较密集。
▲ 图1.3.1 出现的反向雪崩击穿电流
2、低压类型
前面LED反向击穿电压大约为50V左右， 现在还有一种类型LED反向击穿电压为30V左右。 这种LED出现的脉冲比起前面高压击穿情况稍微个数少一些。
▲ 图1.3.2 低压击穿LED
这些红外LED外观看起来并没有什么区别，但是它们的反向击穿电压确实相差很大。 30V，50V， 所以对于每个测试的时候需要仔细调整。
3、稀疏脉冲型
有一类红外LED反向击穿的时候，出现的脉冲个数比较稀疏。 在同样的光照先，这种LED反向击穿雪崩脉冲信号明显少。 脉冲的高电平和低电平的时间比较长。
▲ 图1.3.3 稀疏脉冲类型
4、无脉冲类型
这类LED在击穿与截止之间，并没有出现脉冲信号。 可以看到击穿电流并不太稳定。会出现较大的波动。
▲ 图1.3.4 无脉冲类型
5、稠密类型
这是一类介于无脉冲与有脉冲之间的类型。 可以看到电流信号存在稠密的波动，但波动的幅度大都比较细碎。 如果用手遮挡一下光源，可以看到脉冲信号出现了。
▲ 图1.3.5 稠密波动类型
对于前面无脉冲类型的LED，通过手遮挡LED光线，它们仍然无法出现脉冲。 所以无脉冲类型与稠密类型还不相同。
6、偏置电流类型
这类LED的出现的脉冲信号，低电平无法达到0V。 它们的输出信号在脉冲信号的基础上有一个直流反向偏置电流。
▲ 图1.3.6 偏置电流类型
四、不同类型比例
通过对大约100支同一批次红外LED的分拣， 可以看到其中大约有一半的LED没有雪崩脉冲电流信号。 具有雪崩脉冲信号的LED， 它们脉冲类型也属于前面不同的类型。
▲ 图1.4.1 同一批次大约有50%左右的LED无脉冲输出
※ 总 结 ※
本文对于一种红外LED反向击穿进行实验测试， 发现它们反向击穿的不同的类型。 其中部分LED反向击穿会出现单光子雪崩电流信号。
参考资料
[1]
Using LED as a Single Photon Detector: https://physicsopenlab.org/2020/02/27/using-led-as-a-single-photon-detector/
[2]测试一些LED的反向击穿过程中的单光子现象: https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/128598987
