Co niszczy diodę LED w odwrotnym kierunku?

Gdy dioda LED jest włączona w obwód, który przykłada napięcie wsteczne przekraczające rozkład wsteczny, może płynąć prąd wsteczny i dioda LED może ulec zniszczeniu. Ale co właściwie niszczy diodę LED: czy to samo napięcie wsteczne, czy przepływający prąd zwrotny, czy też jest to po prostu całkowite rozproszenie mocy spowodowane prądem wstecznym i napięciem przekraczającym wartość znamionową urządzenia? Albo coś innego?

Na przykład, jeśli podłączę źródło 12 wolt w odwrotnej kolejności do diody LED, która psuje się przy 5 woltach przez rezystor, przepływ prądu wstecznego spowoduje spadek napięcia na rezystorze, co z kolei może ograniczyć napięcie na urządzenie do jego odwrotnej wartości przebicia (a tym samym zdefiniować przepływający prąd) - raczej podobny do tego, co dzieje się w kierunku do przodu. Czy to samo w sobie zniszczyłoby diodę LED, o ile całkowita moc mieściła się w zakresie wartości znamionowej diody LED?

Normalnie oczywiście ustawia się zwykłą diodę równolegle z diodą LED w przeciwnym kierunku, aby ograniczyć napięcie zwrotne diody LED do około 0,7 wolta, ale mogą wystąpić sytuacje, w których może to nie być możliwe lub ekonomiczne. Próbuję tylko zrozumieć, ile elastyczności w projektowaniu obwodów musiałbym spełnić, aby spełnić różne wymagania.

A jeśli możliwe jest wystawienie diody LED na napięcie wsteczne, jakie środki ostrożności należy podjąć, aby uniknąć uszkodzenia, i jakie parametry specyfikacji są istotne?

Wydaje się, że ESD powoduje uszkodzenia z powodu gorących punktów lub innych miejscowych uszkodzeń. Widziałem awarie diod heterozłączowych, które wydają się częściowe.

Awaria prądu stałego w odwrotnej kolejności jest prawdopodobnie związana z rozproszeniem mocy, ale zależność od niego może być nierozsądna. Awaria może być dość wysoka, a zatem dopuszczalny prąd może być dość niski (może mniejszy niż 1 mA).

Najbezpieczniej jest postępować zgodnie z zaleceniami karty danych LED - zwykle 5 V lub mniej, co jest gwarantowane. Wiele rodzajów diod LED ma znacznie wyższy rzeczywisty rozkład napięcia wstecznego (być może od 15 V do 70 V), ale nie jest to rozsądne polegać na nich - producent diod LED może zmienić dostawcę chipa lub proces lub zakup może przejść do innego dostawcy.

Typowa sytuacja, w której diody LED są narażone na napięcie wsteczne, występuje wtedy, gdy działają w konfiguracji multipleksowanej - odwrotnie zobaczą napięcie zasilania. Sprawienie, aby napięcie zasilania było znacznie wyższe niż suma napięć przewodzących w przód diody LED, nie jest dobrym pomysłem (często, choć nie zawsze, używana jest tylko jedna dioda LED). Na przykład, możesz użyć 5 V dla pojedynczej matrycy LED 2-3 V lub 12 V dla tablicy szeregów ciągów o 6-9 V na łańcuch. Ponieważ poszczególne diody LED mogą pobierać 5 V każda (zwykle jest to gwarantowane), w każdym przypadku wszystko będzie dobrze.

Zobacz ten miły gif instruktażowy :

Większość arkuszy danych znanych i cenionych producentów, w tym Vishay i innych, wykazuje napięcie przebicia 5 V i prąd wsteczny od 10 do 50 uA. To nie jest prawda. Właśnie przetestowałem białe, czerwone i zielone diody LED, z zasilaczem 0-30 V i rezystorem 1k szeregowo, mierząc napięcie na diodzie i prąd w obwodzie. Jest to wynik: biały 9 V = 0,4 uA, 13 V = 1 uA / czerwony 5,3 V = 0,3 uA, 6,7 V = 0,5 uA, 12,5 V = 1 uA / zielony 5,11 V = 0,3 uA, 6,5 V = 0,5 uA, 9,9 V = 1 uA . Tak więc żadna dioda LED nie przedstawiła niczego zbliżonego do połowy microAmpera przy 5 V, jak podali producenci, a dopiero po 10 V zaprezentowali JEDEN microAmpere. To nie wystarczy, aby uszkodzić element. Zgodnie z tym, co przeczytałem, potrzebowałoby odwrócenia minimum 1mA, aby zwiększyć obszar zubożenia.

Wagnerlip

Diody mają właściwości, które tworzą tak zwany region zubożenia. Jest to bariera, która uniemożliwia przepływ prądu przez nią z przesunięciem do przodu, dopóki obszar wyczerpania nie zostanie zminimalizowany (spadek napięcia do przodu).

Odwrotne odchylenie diody zwiększa obszar zubożenia, działając jak drzwi jednokierunkowe. Jeśli jednak przyłożysz do niego wystarczające napięcie, mechanizm zepsuje się i prąd przepłynie w obie strony, zwykle po zwarciu złącza PN i skutecznym zniszczeniu diody.

Zasadniczo to, co niszczy diodę, to rozpraszanie mocy lub cokolwiek, co powoduje fizyczną zmianę diody. Obudowa odwrotnej transmisji może zwykle przekraczać normalne rozproszenie mocy przedniej obudowy odchylenia, zanim uszkodzi urządzenie.

Istnieją jednak pewne rodzaje diod, takie jak diody Zenera, które zostały rozbite w odwrotnym kierunku przy określonym napięciu, co czyni je przydatnymi jako odniesienia napięcia i ograniczniki.

W przypadku 12 V na diodzie LED 5 V teoretycznie użycie rezystora ograniczającego w celu zmniejszenia prądu (i i tak obniżenie napięcia wstecznego odchylenia) nie powinno teoretycznie zniszczyć diody LED. Niektórzy wybaczają bardziej niż inni.

W ostatnim pytaniu zastanawiam się, w którym scenariuszu zastosowałbyś do tego napięcie wsteczne? Zwykle stosuje się ochronę przed dotarciem do diody LED.

Diody LED są nadal diodami, w odwrotnym kierunku będą lawinowe.
(Chociaż nie przeprowadziłem tak wyczerpującego wyszukiwania, nigdy nie znalazłem diody LED, która pęka w odwrotnym kierunku przy
napięciu mniejszym niż 20 V.) Domyślam się, że to rozpraszanie ciepła / mocy zabiłoby diodę w odwrotnej kolejności. Tak długo, jak ograniczysz prąd w taki sposób, że moc jest mniejsza niż ~ 10 mW, diody LED mogą obsługiwać wsteczne odchylenie, IME

Z mojego doświadczenia wynika, że ​​standardowe czerwone diody LED 3 mm i 5 mm mogą łatwo blokować 12 V, więc użyłem ich jako zabezpieczenia przed odwrotną polaryzacją w systemach 12 V, w których prąd wynosi około 10 mA. NIE używaj ich w systemie 24 V, niektóre diody LED zgasły o około. 30 V.

Twój wybór rezystora szeregowego (wymagany w tym przypadku) ochroni diodę LED (diodę przez dowolną inną funkcję) w obwodzie prądu przemiennego lub po odwróceniu. Wybierz ten rezystor na podstawie specyfikacji dla konkretnej diody LED.