Cosa distrugge un LED nella direzione opposta?

Quando un LED è incluso in un circuito che applica una tensione inversa che supera l'interruzione inversa, una corrente inversa può fluire e il LED potrebbe essere distrutto. Ma cos'è che distrugge effettivamente il LED: è la tensione inversa stessa, o è la corrente inversa che viene fatta fluire, o è semplicemente la dissipazione di potenza complessiva causata dalla corrente inversa e dalla tensione che supera la potenza del dispositivo? O qualcos'altro?

Quindi, ad esempio, se collego una sorgente da 12 volt al contrario a un LED che si rompe a 5 volt, tramite un resistore, il passaggio della corrente inversa causerà una caduta di tensione attraverso il resistore che a sua volta può limitare la tensione sul dispositivo al suo valore di guasto inverso (e quindi definire la corrente che fluirebbe) - piuttosto simile a ciò che accade nella direzione in avanti. Questo di per sé distruggerebbe il LED fintanto che la potenza totale rientrava nella classificazione del LED?

Normalmente ovviamente si collocherebbe un diodo regolare in parallelo con il LED nella direzione opposta per limitare la tensione inversa del LED a circa 0,7 volt, ma potrebbero esserci situazioni in cui ciò potrebbe non essere possibile o economico. Sto solo cercando di capire quanta flessibilità di progettazione del circuito potrei avere per soddisfare requisiti diversi.

E se è possibile esporre un LED a una tensione inversa, quali precauzioni dovrebbero essere prese per evitare danni e quali parametri specifici sono rilevanti?

L'ESD sembra causare danni a causa di punti caldi o altri danni localizzati. Ho visto guasti a LED eterogiunzione che sembrano essere parziali.

Il guasto con la corrente CC al contrario è probabilmente correlato alla dissipazione di potenza, ma potrebbe non essere saggio dipenderne. La rottura potrebbe essere piuttosto elevata, quindi la corrente consentita potrebbe essere piuttosto bassa (forse inferiore a 1mA).

Il modo più sicuro è seguire le raccomandazioni del foglio dati a LED - di solito 5 V o giù di lì è garantito il contrario. Molti tipi di LED hanno una rottura della tensione inversa effettiva molto più elevata (forse da 15 V a 70 V), ma non è saggio dipendere da esso: il produttore di LED potrebbe cambiare il fornitore o il processo del chip o l'acquisto potrebbe andare a un altro fornitore.

La situazione tipica in cui i LED sono esposti alla tensione inversa è quando sono azionati in una configurazione multiplata, vedranno fino alla tensione di alimentazione al contrario. Non è davvero una buona idea per l'efficienza rendere la tensione di alimentazione molto più alta della somma delle tensioni dirette a LED della serie (spesso, ma non sempre, viene utilizzato solo un LED). Ad esempio, è possibile utilizzare 5 V per un singolo array di LED da 2-3 V o 12 V per un array di stringhe di serie con 6-9 V per stringa. Poiché i singoli LED possono assumere 5 V ciascuno (di solito garantiti), in entrambi i casi andrebbe bene.

Guarda questa simpatica gif di instructables :

La maggior parte dei fogli di dati di produttori famosi e rispettati, tra cui Vishay e altri, mostrano una tensione di rottura di 5 V e una corrente inversa da 10 a 50uA. Quello non è vero. Ho appena testato led bianchi, rossi e verdi, con un alimentatore da 0-30 V e una resistenza da 1k in serie, misurando la tensione attraverso il led e la corrente nel circuito. Questo è il risultato: bianco 9 V = 0,4uA, 13 V = 1uA / rosso 5,3 V = 0,3uA, 6,7 V = 0,5uA, 12,5 V = 1uA / Verde 5,11 V = 0,3uA, 6,5 V = 0,5uA, 9,9 V = 1uA . Quindi, nessun led ha presentato nulla di simile a mezzo microAmper a 5 V, come affermato dai produttori, e solo dopo 10 V hanno presentato UN microAmpere. Ciò non è sufficiente per danneggiare il componente. Secondo quanto ho letto, sarebbe necessario invertire almeno 1 mA per aumentare l'area di svuotamento.

Wagnerlip

I diodi hanno proprietà che creano quella che è conosciuta come la regione di esaurimento. Questa è la barriera che impedisce alla corrente di fluire attraverso di essa con una polarizzazione diretta fino a ridurre al minimo la regione di esaurimento (caduta di tensione diretta).

La polarizzazione inversa di un diodo aumenta la regione di esaurimento, agendo come una porta a senso unico. Tuttavia, se si applica abbastanza tensione ad esso, il meccanismo si rompe e la corrente scorre in entrambi i modi, di solito dopo che la giunzione PN è in cortocircuito e il diodo viene effettivamente distrutto.

Fondamentalmente ciò che distrugge il diodo è la dissipazione di potenza, o qualunque cosa causi l'alterazione fisica del diodo. La custodia bais inversa può in genere superare la normale dissipazione di potenza della custodia di polarizzazione diretta prima che danneggi il dispositivo.

Tuttavia ci sono alcuni tipi di diodi come i diodi zener che sono fatti per rompersi al contrario ad una tensione specifica, il che li rende utili come riferimenti di tensione e limitatori.

Per il caso 12v su un LED 5v in teoria l'uso di un resistore limitante per ridurre la corrente (e far cadere comunque la tensione di polarizzazione inversa) non dovrebbe, in teoria, distruggere il LED. Alcuni sono più indulgenti di altri.

Per la tua ultima domanda, mi chiedo quale scenario avresti applicato una tensione inversa? Di solito c'è una protezione applicata prima che arrivi al LED.

I LED sono ancora diodi, in caso contrario saranno valanghe.
(Anche se non ho fatto nulla di simile a una ricerca esaustiva, non ho mai trovato un LED che si guasta al contrario a meno di 20 V.)
È la mia ipotesi, è la dissipazione di calore / potenza che ucciderebbe un LED in riverenza. Quindi, purché si limiti la corrente in modo che la potenza sia inferiore a ~ 10 mW, i LED possono gestire la polarizzazione inversa, IME

Nella mia esperienza, i LED rossi standard da 3 mm e 5 mm possono bloccare facilmente i 12 V, quindi li ho usati come protezione da inversione di polarità nei sistemi a 12 V dove la corrente è di circa 10 mA NON usarli su un sistema a 24 Volt, alcuni LED sono morti a ca. 30V

La scelta del resistore in serie (richiesto in questo caso) proteggerà il LED (un diodo con qualsiasi altra funzione) in un circuito CA o in caso di polarizzazione inversa. Scegli questa resistenza in base al foglio delle specifiche per il tuo particolare LED.