Đáp ứng điều chế của LED phụ thuộc vào đặc tính động của hạt tải và bị giới hạn bởi thời gian sống của hạt tải τc trong vùng tái hợp. Đáp ứng này có thể được xác định bằng việc sử dụng phương trình tốc độ đối với mật độ hạt tải N. Vì các điện tử và lỗ trống được bơm theo cặp và tái hợp theo cặp, nên ta chỉ cần xét phương trình tốc độ cho một loại hạt tải là đủ. Phương trình tốc độ bao gồm tất cả các cơ chế mà điện tử sinh ra và mất đi trong vùng tích cực. Đối với LED, phương trình tốc độ có dạng:
CHƯƠNG 3: BỘ PHÁT QUANG
Trong đó số hạng cuối bao gồm cả quá trình tái hợp phát xạ và không phát xạ đặc trưng bởi thời gian sống của hạt tải τc. Xét tín hiệu dòng điện điều chế có dạng sin được biểu diễn dưới dạng:
Với Ib là dòng phân cực, Im là dòng điều chế và ωm là tần số điều chế. Khi đó, nghiệm tổng quát của phương trình:
Với 𝑁𝑏 = 𝜏𝑐𝐼𝑏/𝑞𝑉, V là thể tích của lớp tích cực và Nm được xác định bởi:
(3.1) Công suất điều chế Pm tỉ lệ tuyến tính với . Vì thế hàm truyền đạt của LED
được định nghĩa như sau:
(3.2)
Hình 3.4. Dạng đáp ứng tần của nguồn LED và quan hệ giữa các tham số điện và quang
Băng thông điều chế 3dB f3dB được định nghĩa là tần số mà tại đó biên độ giảm đi 3dB hay giảm đi một nửa so với biên độ đỉnh. Kết quả thu được là:
CHƯƠNG 3: BỘ PHÁT QUANG
Thông thường τc nằm trong khoảng 2 - 5 ns đối với các LED InGaAsP. Khi đó, băng thông điều chế tương ứng của LED nằm trong khoảng 50 - 140 MHz. Chú ý rằng biểu thức đưa ra băng tần quang của LED do là tần số tại đó công suất quang giảm 3 dB. Băng thông điện tương ứng của LED là tần số mà tại đó giảm đi 3dB và được mô tả bởi biểu thức . Dạng đáp ứng tần và quan hệ giữa các tham số băng thông điện và quang được cho trong hình 3.4.