Was zerstört eine LED in umgekehrter Richtung?

Wenn eine LED in einem Stromkreis enthalten ist, der eine Sperrspannung anlegt, die den Sperrdurchschlag überschreitet, kann ein Sperrstrom fließen und die LED kann zerstört werden. Aber was zerstört die LED tatsächlich: Ist es die Sperrspannung selbst oder der Sperrstrom, der zum Fließen gebracht wird, oder ist es einfach die Gesamtverlustleistung, die durch den Sperrstrom und die Sperrspannung verursacht wird, die die Nennleistung des Geräts überschreiten? Oder etwas anderes?

Wenn ich zum Beispiel eine 12-Volt-Quelle über einen Widerstand in Sperrrichtung an eine LED anschließe, die bei 5 Volt durchbricht, verursacht der Durchgang eines Sperrstroms einen Spannungsabfall über dem Widerstand, der wiederum die Spannung an der LED begrenzen kann Gerät auf seinen Rückwärtsdurchschlagswert (und damit den Strom, der fließen würde) einstellen - ziemlich ähnlich wie in Vorwärtsrichtung. Würde dies an sich die LED zerstören, solange die Gesamtleistung innerhalb der LED-Nennleistung liegt?

Normalerweise würde man natürlich eine normale Diode in umgekehrter Richtung parallel zur LED schalten, um die LED-Sperrspannung auf etwa 0,7 Volt zu begrenzen, aber es kann Situationen geben, in denen dies möglicherweise nicht möglich oder wirtschaftlich ist. Ich versuche nur zu verstehen, wie viel Flexibilität beim Schaltungsdesign ich haben könnte, um unterschiedliche Anforderungen zu erfüllen.

Und wenn es möglich ist, eine LED einer Sperrspannung auszusetzen, welche Vorkehrungen sollten getroffen werden, um Schäden zu vermeiden, und welche Spezifikationsparameter sind relevant?

ESD scheint Schäden durch heiße Stellen oder andere lokalisierte Schäden zu verursachen. Ich habe LED-Fehler mit Heteroübergang gesehen, die teilweise zu sein scheinen.

Ein Versagen mit Gleichstrom in umgekehrter Richtung hängt wahrscheinlich mit der Verlustleistung zusammen, es kann jedoch unklug sein, davon abzuhängen. Der Durchschlag kann sehr hoch sein, daher kann der zulässige Strom sehr niedrig sein (möglicherweise weniger als 1 mA).

Am sichersten ist es, die LED-Datenblattempfehlung zu befolgen - in der Regel ist eine Rückspannung von 5 V garantiert. Viele LED-Typen haben einen viel höheren tatsächlichen Durchschlag der Sperrspannung (möglicherweise 15 V bis 70 V), aber es ist nicht ratsam, davon abzuhängen - der LED-Hersteller könnte den Chip-Lieferanten oder -Prozess wechseln oder der Kauf könnte zu einem anderen Anbieter gehen.

Die typische Situation, in der LEDs einer Sperrspannung ausgesetzt sind, besteht darin, dass sie in einer Multiplex-Konfiguration betrieben werden und umgekehrt bis zur Versorgungsspannung sehen. Es ist nicht wirklich eine gute Idee für die Effizienz, die Versorgungsspannung viel höher als die Summe der LED-Durchlassspannungen der Serie zu machen (oft, aber nicht immer, wird nur eine LED verwendet). Beispielsweise können Sie 5 V für ein einzelnes 2-3 V-LED-Array oder 12 V für ein Array von Reihenfolgen mit 6-9 V pro Zeichenfolge verwenden. Da die einzelnen LEDs jeweils 5 V aufnehmen können (normalerweise garantiert), ist dies in beiden Fällen in Ordnung.

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Die meisten Datenblätter von bekannten und angesehenen Herstellern, einschließlich Vishay und anderen, zeigen eine Durchschlagspannung von 5 V und einen Rückstrom von 10 bis 50 uA. Das ist nicht wahr. Ich habe gerade weiße, rote und grüne LEDs mit einem 0-30-V-Netzteil und einem 1-k-Widerstand in Reihe getestet, wobei die Spannung über der LED und der Strom im Stromkreis gemessen wurden. Dies ist das Ergebnis: Weiß 9 V = 0,4 uA, 13 V = 1 uA / Rot 5,3 V = 0,3 uA, 6,7 V = 0,5 uA, 12,5 V = 1 uA / Grün 5,11 V = 0,3 uA, 6,5 V = 0,5 uA, 9,9 V = 1 uA . Wie die Hersteller angaben, präsentierte also keine LED bei 5 V etwas in der Nähe eines halben Mikro-Ampere, und erst unmittelbar nach 10 V präsentierten sie EINEN Mikro-Ampere. Das reicht nicht aus, um das Bauteil zu beschädigen. Nach dem, was ich gelesen habe, müsste mindestens 1 mA umgekehrt werden, um die Verarmungsfläche zu vergrößern.

Wagnerlip

Dioden haben Eigenschaften, die einen sogenannten Verarmungsbereich erzeugen. Dies ist die Barriere, die verhindert, dass Strom mit einer Durchlassvorspannung über sie fließt, bis der Verarmungsbereich minimiert ist (Durchlassspannungsabfall).

Das Sperren einer Diode erhöht den Verarmungsbereich und wirkt wie eine Einwegetür. Wenn Sie jedoch genügend Spannung anlegen, bricht der Mechanismus zusammen und der Strom fließt in beide Richtungen, normalerweise nachdem der PN-Übergang kurzgeschlossen und die Diode effektiv zerstört wurde.

Grundsätzlich zerstört die Diode die Verlustleistung oder was auch immer dazu führt, dass die Diode physikalisch verändert wird. Das umgekehrte Vorwärtsgehäuse kann typischerweise die normale Verlustleistung des Vorwärtsgehäuses überschreiten, bevor es das Gerät beschädigt.

Es gibt jedoch bestimmte Arten von Dioden, wie Zenerdioden, die bei einer bestimmten Spannung in Sperrrichtung durchbrechen, wodurch sie als Spannungsreferenzen und -begrenzer nützlich sind.

Für den 12-V-Fall einer 5-V-LED sollte theoretisch die Verwendung eines Begrenzungswiderstands zur Reduzierung des Stroms (und trotzdem zum Verringern der Sperrspannung) die LED theoretisch nicht zerstören. Einige verzeihen mehr als andere.

Bei Ihrer letzten Frage frage ich mich, in welchem ​​Szenario die Sperrspannung angewendet werden würde. Normalerweise wird ein Schutz angewendet, bevor die LED erreicht wird.

LED's sind immer noch Dioden, in Sperrrichtung werden sie Lawine.
(Obwohl ich noch keine gründliche Suche durchgeführt habe, habe ich noch nie eine LED gefunden, die bei weniger als 20 V rückwärts ausfällt.)
Ich vermute, dass es die Wärme- / Verlustleistung ist, die eine LED in Reverese töten würde. Solange Sie den Strom so begrenzen, dass die Leistung weniger als ~ 10 mW beträgt, können LEDs die Sperrvorspannung IME verarbeiten

Nach meiner Erfahrung können die standardmäßigen roten 3 mm- und 5 mm-LEDs 12 V problemlos blockieren. Daher habe ich sie als Verpolungsschutz in 12 V-Systemen verwendet, in denen der Strom etwa 10 mA beträgt. Verwenden Sie sie NICHT in einem 24-Volt-System. 30V

Durch die Wahl des Vorwiderstands (in diesem Fall erforderlich) wird die LED (eine Diode mit einer anderen Funktion) in einem Wechselstromkreis oder in Sperrrichtung geschützt. Wählen Sie diesen Widerstand basierend auf dem Datenblatt für Ihre spezielle LED.