在《漲知識啦14》中我們提到了影響發光二極管電壓的不同因素，如接觸電阻、突變異質結引起的電阻以及低載流子濃度和低載流子遷移率等。

除此之外，發光二極管結溫是一個十分重要的參數，主要是因為器件內量子效率受結溫影響較大，另外高溫會引起器件工作壽命的縮短以及封裝的加速老化。因此了解結溫對器件性能的影響就成了制造發光二極管中十分重要的課題之一，本期我們就簡單介紹一下結溫對二極管電壓的影響。

理想pn結二極管的IV特性可以由Shockley方程給出，

其中Js是飽和電流密度。對于非簡并半導體在正向偏置下，Vf>>kT/e，則有

眾所周知，飽和電流密度取決于電子和空穴的擴散常數，電子和空穴的壽命，導帶和價帶邊緣處的有效狀態密度以及禁帶寬度，然而結溫將對以上參數造成一定影響：有效狀態密度Nc,v∝T3/2；考慮聲子散射，載流子遷移率μ∝T-3/2；根據愛因斯坦關系，載流子擴散常數D∝T-1/2。少數載流子壽命可以隨溫度降低或增加。由于這種不確定性，假定少數載流子壽命與溫度無關。在上式中引用以上溫度關系，可以得到：

該方程式給出了正向電壓與結溫基本關系。等式右側的第一，第二和第三項和分別描述了固有載流子濃度，禁帶寬度和有效狀態密度與溫度之間的關系。發光二極管的正向工作電壓一般約為其內建電壓，即Vf≈Vbi。因此在非簡并摻雜情況下，

禁帶寬度與溫度之間的關系可用下式表示，其中α和β為Varshni系數，隨著溫度的升高，材料的禁帶寬度將降低。

引入上兩式，結溫與正向工作電壓的關系可用下式表示：

因此我們知道結溫的變化對于材料內部的載流子濃度，載流子遷移率，材料的禁帶寬度都有著不容忽視的影響，進而使器件的工作電壓發生變化。以紅光GaPAs/GaAs LED為例，如下圖所示，當溫度從77K升高至298K時，器件的閾值電壓和串聯電阻將會降低，因此在同一工作電壓下，工作電流將會升高。

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