本文的目的不是搞純理論研究，是從實(shí)際應(yīng)用出發(fā)，來為大家講解可行的方法。
半導(dǎo)體的PN結(jié)電壓與溫度的關(guān)系是負(fù)函數(shù)，即溫度升高，PN結(jié)電壓降低。這在理論上和實(shí)測(cè)中都是正確的。根據(jù)晶體管原理，可以得到半導(dǎo)體二極管的正向電流與電壓的關(guān)系為：
I=C ·exp[(qV－Eg)/kT] （1）
對(duì)（1）式進(jìn)行變換，可以得到：
V＝T·k（lnC·I+Eg）/q （2）
式中：C＝Aq Lp NcNv /τp ND
從（2）可以看到，二極管的正向電壓和溫度是線性關(guān)系，但是和電流是對(duì)數(shù)關(guān)系。
根據(jù)公式（2），我們可以在固定的電流下，通過測(cè)試不同正向電壓來確定PN結(jié)的溫度。
但是在應(yīng)用這一原理時(shí)，要注意條件，就是這種電壓與結(jié)溫的關(guān)系是和電流相關(guān)的，由于電壓與電流的非線性關(guān)系，一個(gè)電流值對(duì)應(yīng)的電壓－結(jié)溫關(guān)系，不能代表另一個(gè)電流值的電壓－結(jié)溫關(guān)系。
根據(jù)指數(shù)規(guī)律，通常在變量較小時(shí)，變量與函數(shù)的非線性狀況非常嚴(yán)重，而當(dāng)變量較大時(shí)，變量與函數(shù)的關(guān)系比較接近線性。因此，在利用結(jié)溫與電壓的關(guān)系進(jìn)行實(shí)際測(cè)量應(yīng)用時(shí)，一定要注意這個(gè)問題。
但是在理論討論時(shí)，通常講PN結(jié)都是指的理想結(jié)。在理想結(jié)中是不考慮其體電阻的。在實(shí)際器件中，不僅PN結(jié)區(qū)域內(nèi)存在電阻，在半導(dǎo)體材料體區(qū)內(nèi)也存在電阻，在半導(dǎo)體材料與外電極接觸面存在電阻，電極材料存在電阻，電極材料與外引線接觸存在電阻，外引線存在電阻，等等，實(shí)際上存在著很多電阻。這些電阻的電壓溫度特性則是正函數(shù)的。在實(shí)際測(cè)量一個(gè)LED的VF時(shí)，這個(gè)VF不僅是PN結(jié)的勢(shì)壘電壓EPN，而且還包括了上述各種電阻上的電壓。這樣就對(duì)實(shí)際的電壓－溫度函數(shù)關(guān)系帶來了影響。造成理想的電壓－溫度關(guān)系和實(shí)際的電壓－溫度關(guān)系會(huì)存在很大的偏差。不重視這種偏差會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤的結(jié)論。
通常在測(cè)試LED的電壓－溫度關(guān)系時(shí)，都是在靜態(tài)恒溫后，再給LED供入一個(gè)瞬態(tài)的小電流，并在極短的時(shí)間內(nèi)讀取電壓值【1】。這種方法的目的是要排除電流在電阻上的壓降。但是小電流下的測(cè)試結(jié)果，不能反映LED在正常大電流時(shí)的電壓－溫度關(guān)系。在較大電流下，寄生電阻的作用是不能忽略的。電流越大、溫度越高，寄生電阻上的電壓降影響越大。并且寄生電阻上的電壓是溫度的正函數(shù)關(guān)系，寄生電阻上的電壓隨溫度的升高將會(huì)明顯抵消PN結(jié)的電壓降低。在比較小的電流下，寄生電阻上的壓降跟PN結(jié)的電壓相比或許可以忽略，但在比較大的電流下，就不能忽略了。這樣，小電流下測(cè)得的電壓溫度系數(shù)將不適用于大電流狀況。
對(duì)于350mA的LED，芯片在封裝后，VF相比芯片一般要提高0.1V或更高，封裝帶來的寄生電阻約是0.3Ω。在10mA的電流下，寄生電阻上的電壓是0.003V。通常LED的電壓隨溫度的變化都是每度毫伏級(jí)的，那么我們可以看到，10mA和350mA工作，產(chǎn)生熱量的影響是完全不同的。而這還只是封裝材料（金線電阻、焊點(diǎn)電阻、銀膠電阻、支架體電阻等）的電阻影響，芯片的體材料還有電阻，在不同電流下，它們的電壓降也是不同的。
LED實(shí)際工作時(shí)的電流是多少，我們要測(cè)試實(shí)際工作的結(jié)溫，必須用它實(shí)際工作時(shí)的電流來測(cè)量。
實(shí)際上，即使有寄生電阻的存在，我們還是可以利用LED總的外部電壓（比如封裝的兩個(gè)電極之間的電壓）來標(biāo)定電壓溫度系數(shù)。
假設(shè)，所有的寄生電阻在某個(gè)電流I下的電壓總和是Vr，考慮它在LED的正常允許溫度范圍內(nèi)基本不隨溫度變化。我們將LED在溫度T1下恒溫，然后通入恒定的工作電流，用靈敏度高的電壓表讀取瞬間的電壓。對(duì)于數(shù)字式萬用表，通常可讀取最高讀數(shù)（它的實(shí)際顯示反應(yīng)速度可以避開電路接通瞬間的高電壓脈沖——這個(gè)問題后面會(huì)談到）。再將LED在溫度T2下恒溫后，通入相同的電流，讀取第二個(gè)電壓。這兩個(gè)電壓分別是VF1和VF2，根據(jù)公式（2），可以得到：
VF1＝Vr＋VPN（T1） （3）
VF2＝Vr＋VPN（T2） （4）
（3）－（4）得到
VF1－VF2＝VPN（T1）－VPN（T2） （5）
也即：
VF1－VF2＝（T1－T2）（k（lnC·I+Eg）/q） （6）
令ΔV＝VF1－VF2，ΔT＝T1－T2，就可得到：
ΔV/ΔT＝k（lnC·I+Eg）/q＝常數(shù) （7）
顯然，電壓隨溫度的變化率是隨電流變化的，當(dāng)電流固定時(shí)，它是一個(gè)常數(shù)。
公式（7）只不過是公式（2）的應(yīng)用，就是我們實(shí)際測(cè)量結(jié)溫時(shí)的理論基礎(chǔ)。
當(dāng)然了，在較大電流下測(cè)量，不可避免會(huì)有大電流產(chǎn)生溫度變化的影響，這種影響的程度，取決于如下幾個(gè)因素：
（a）電源的電壓調(diào)整時(shí)間。
恒流源在開路時(shí)，它的端電壓是很高的，并不是LED所需要的電壓值。在恒流源接到LED上的瞬間，實(shí)際是一個(gè)瞬間高壓接到LED上，并產(chǎn)生一個(gè)遠(yuǎn)超需要電流值的大電流脈沖，之后電源內(nèi)部調(diào)整才達(dá)到需要的電流值。從電源的原理和實(shí)際上都是如此，這一點(diǎn)用示波器就可以觀察到。
（b）電壓表的測(cè)量反應(yīng)時(shí)間。
電壓表的測(cè)試轉(zhuǎn)換及顯示時(shí)間長短，將影響測(cè)試結(jié)果，反應(yīng)慢，讀數(shù)不能真實(shí)反映具體溫度對(duì)應(yīng)的電壓值。
上述影響的問題，對(duì)于做理論研究的人，是要很好地考慮的。但對(duì)于日常應(yīng)用方面，以現(xiàn)有的常規(guī)數(shù)字萬用表來看，反應(yīng)速度問題基本不是問題，即使存在一點(diǎn)反應(yīng)速度問題，似乎還歪打正著地可以避開電源接入瞬間的高電壓脈沖。
對(duì)實(shí)際應(yīng)用來講，在接入電源和讀到電壓值之間的時(shí)間段，LED產(chǎn)生熱量的影響，可以忽略。即使有溫度誤差，一般也就在幾度，LED的熱沉足夠大的話，也就2～3度以下，這對(duì)實(shí)際應(yīng)用來講，可以不計(jì)其影響。
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