Что разрушает светодиод в обратном направлении?

Когда светодиод включен в цепь, которая подает обратное напряжение, которое превышает обратный пробой, может протекать обратный ток, и светодиод может быть поврежден. Но что же на самом деле разрушает светодиод: это само обратное напряжение, или это обратный ток, который протекает, или это просто общее рассеивание мощности, вызванное обратным током и напряжением, превышающим номинальные характеристики устройства? Или что-то другое?

Так, например, если я подключу источник 12 В в обратном направлении к светодиоду, который отключается при 5 В, через резистор, прохождение обратного тока вызовет падение напряжения на резисторе, что, в свою очередь, может ограничить напряжение на устройство для его обратного значения пробоя (и, следовательно, определить ток, который будет течь) - довольно похоже на то, что происходит в прямом направлении. Разве это само по себе разрушит светодиод, если общая мощность будет в пределах номинальной мощности светодиодов?

Обычно, конечно, можно поставить обычный диод параллельно светодиоду в обратном направлении, чтобы ограничить обратное напряжение светодиода до 0,7 В или около того, но могут быть ситуации, когда это может оказаться невозможным или экономичным. Я просто пытаюсь понять, насколько гибкость схемотехники мне может потребоваться для удовлетворения различных требований.

И если возможно подвергнуть светодиод обратному напряжению, какие меры предосторожности следует предпринять, чтобы избежать повреждения, и какие параметры спецификации актуальны?

ОУР может вызвать повреждение из-за горячих точек или других локальных повреждений. Я видел отказы гетеропереходных светодиодов, которые кажутся частичными.

Отказ при обратном токе постоянного тока, вероятно, связан с рассеянием мощности, но было бы неразумно зависеть от него. Пробой может быть довольно высоким, следовательно, допустимый ток может быть довольно низким (возможно, менее 1 мА).

Самым безопасным является следование рекомендациям таблицы данных светодиодов - обычно 5 В или около того гарантировано обратное. Многие типы светодиодов имеют гораздо более высокое фактическое обратное напряжение (возможно, от 15 В до 70 В), но не стоит полагаться на это - производитель светодиодов может сменить поставщика чипа или процесс, или покупка может перейти к другому поставщику.

Типичная ситуация, когда светодиоды подвергаются обратному напряжению, это когда они работают в мультиплексной конфигурации - они будут видеть до напряжения питания в обратном направлении. Для эффективности не очень хорошая идея сделать напряжение питания намного выше, чем сумма последовательных прямых напряжений светодиодов (часто, но не всегда, используется только один светодиод). Например, вы можете использовать 5 В для одной светодиодной матрицы 2-3 В или 12 В для массива последовательных строк с 6-9 В на строку. Поскольку отдельные светодиоды могут потреблять 5 В каждый (обычно это гарантировано), в любом случае все будет в порядке.

Посмотрите этот хороший gif :

Большинство спецификаций известных и уважаемых производителей, включая Vishay и другие, показывают напряжение пробоя 5 В и обратный ток от 10 до 50 мкА. Это неправда. Я только что протестировал белые, красные и зеленые светодиоды с источником питания 0-30 В и последовательно подключенным резистором 1 кОм, измеряя напряжение на светодиодах и ток в цепи. Это результат: белый 9 В = 0,4 мкА, 13 В = 1 мкА / красный 5,3 В = 0,3 мкА, 6,7 В = 0,5 мкА, 12,5 В = 1 мкА / зеленый 5,11 В = 0,3 мкА, 6,5 В = 0,5 мкА, 9,9 В = 1 мкА , Таким образом, ни один из светодиодов не показал чего-либо, близкого к половине микроампера при 5 В, как заявили производители, и только сразу после 10 В они представили ОДИН микроАмпер. Этого недостаточно, чтобы повредить компонент. Согласно тому, что я прочитал, потребуется минимум 1 мА, чтобы увеличить площадь истощения.

Wagnerlip

Диоды имеют свойства, которые создают так называемую область истощения. Это барьер, который предотвращает протекание тока через него с прямым смещением до тех пор, пока область истощения не будет минимизирована (прямое падение напряжения).

Обратное смещение диода увеличивает область истощения, действуя как дверь с односторонним движением. Однако, если вы подаете на него достаточное напряжение, механизм выходит из строя, и ток протекает в любом случае, обычно после короткого замыкания PN и эффективного разрушения диода.

В основном то, что разрушает диод, - это рассеяние мощности, или что-то, что вызывает физическое изменение диода. Корпус обратного смещения обычно может превышать нормальное рассеивание мощности в случае прямого смещения до того, как он повредит устройство.

Однако существуют определенные типы диодов, такие как стабилитроны, которые предназначены для пробоя в обратном направлении при определенном напряжении, что делает их полезными в качестве эталонов напряжения и ограничителей.

Для случая 12 В на светодиодах на 5 В теоретически использование ограничивающего резистора для уменьшения тока (и падения напряжения обратного смещения в любом случае) теоретически не должно разрушать светодиод. Некоторые более прощающие, чем другие.

На ваш последний вопрос мне интересно, по какому сценарию вы бы применили к нему обратное напряжение? Обычно применяется защита до того, как она попадет на светодиод.

Светодиоды все еще диоды, в обратном смещении они будут лавинными.
(Хотя я не делал ничего похожего на исчерпывающий поиск, я так и не нашел светодиода, который выключается в обратном направлении при
напряжении менее 20 В.) Я полагаю, что именно рассеивание тепла / энергии погубит светодиода в почтении. Поэтому до тех пор, пока вы ограничиваете ток таким образом, чтобы мощность составляла менее ~ 10 мВт, светодиоды могут обрабатывать обратное смещение, IME

По моему опыту, стандартные 3 мм и 5 мм красные светодиоды могут легко блокировать 12 В, поэтому я использовал их в качестве защиты от обратной полярности в системах 12 В, где ток составляет около 10 мА. НЕ используйте их в системе 24 В, некоторые светодиоды погасли при ок. 30V

Выбранный вами последовательный резистор (требуется в этом случае) защитит светодиод (диод любой другой функцией) в цепи переменного тока или при обратном смещении. Выберите этот резистор на основе спецификации для вашего конкретного светодиода.