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第42届全国中学生物理竞赛决赛
实验试题
考生须知
1、本试题共2道题，6页，总分为80分.
2、如週试题印刷不清楚的情况，销务必及时向监考老师提出。
3、解答一定要写在答题纸上指定区域，写在其它地方的解答一律不给分。
试题一发光二极管的特性(40分)
(选择题中有多选题，多选少选不得分)
发光二极管(LED)是一种常用的固态照明器件。大功宰LED器件的结构如题图1所
示，散热结构是提升其性能与可靠性的关键因素。LD芯片产生的热量经热沉传导至散热
基板，最终与外界环境实现热交换。LED芯片的结温是决定其性能和寿命的重要参数，本实
验将探究LED器件的发光及温度特性。
轴向
金线
透镜
电极
热沉
绝缘层
散热基板
测温
散热方向
图1：LED器件结构示意图
11】(2分)在高功率LD器件散热结构中，优先选择具有高导热系数和低热膨胀系数的
材料。题表中最优的散热材料为(
)。
A铝
B.铜
C铁
表1.1.1：不同材料的导热系数与热膨胀系数
材料名称
导热系数(WmK)
热膨胀系数(10K)
铝
237
232
铜
400
16.5
铁
80
11.8
1.1.2(6分)在正向偏压下，LED器件的光功率P随电流1的增大而增加，其变化如题表
所示，据此计算该LED的PL随I的平均变化率为
mWmA(保留二位有效数字)。
当LBD的I为90.0mA、电压为2.538V时，其电光转换效率为
(保留二位有
效数字)。
表1.12：LED器件的光功率随电流变化
I/mA
20.0
40.0
60.0
80.0
100.0
120.0
PUmW
14.9
33.8
51.2
67.4
82.7
97.8
1,2.1(6分)当电压超过阙值电压U,时，电流迅速增大，LD器件开始发光。假设发光波长
1满足：1=hc/八eU。),式中普朗克常数h=4.14x10-15cVs,光速c=3×108m/s。某型号LED
器件的电流随电压变化如题表所示，根据表中数据计算该LED器件的1为」
nm。
表1.2.1：LED器件的电流随电压变化
UN
2.533
2.543
2.558
2.570
2.585
2.595
I/mA
75.0
80.0
85.0
90.0
95.0
100.0
1.2.2(6分)通常LED器件的辐射场星轴对称型，远场观察下LED发光器件近似成点光
实险试题第1页/共6页
凝国扫猫金能王

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