Apa yang menghancurkan LED di arah sebaliknya?

16

Ketika LED dimasukkan dalam sirkuit yang menggunakan tegangan balik yang melebihi kerusakan terbalik, arus balik dapat mengalir dan LED mungkin hancur. Tetapi apa yang sebenarnya menghancurkan LED: apakah itu tegangan balik itu sendiri, atau apakah arus balik yang dibuat mengalir, atau apakah itu hanya pembuangan daya keseluruhan yang disebabkan oleh arus balik dan tegangan yang melebihi nilai perangkat? Atau sesuatu yang lain?

Jadi, misalnya, jika saya menghubungkan sumber 12 volt secara terbalik ke LED yang rusak pada 5 volt, melalui resistor, aliran arus balik akan menyebabkan penurunan tegangan pada resistor yang pada gilirannya dapat membatasi tegangan pada perangkat ke nilai kerusakan terbalik (dan dengan demikian menentukan arus yang akan mengalir) - agak mirip dengan apa yang terjadi di arah maju. Apakah ini dengan sendirinya menghancurkan LED selama total daya berada dalam peringkat LED?

Biasanya tentu saja, seseorang akan menempatkan dioda biasa secara paralel dengan LED dalam arah terbalik untuk membatasi tegangan balik LED menjadi 0,7 volt atau lebih, tetapi mungkin ada situasi di mana ini mungkin tidak mungkin atau ekonomis untuk dilakukan. Saya hanya mencoba memahami berapa banyak fleksibilitas desain sirkuit yang mungkin saya miliki untuk memenuhi persyaratan yang berbeda.

Dan jika memungkinkan untuk mengekspos LED ke tegangan balik, tindakan pencegahan apa yang harus diambil untuk menghindari kerusakan, dan parameter spesifikasi mana yang relevan?

Paul Fryer
sumber
Dalam upaya untuk meningkatkan perlindungan ESD pada tautan RS232, saya mencoba LED putih murah di jalur TX dan transistor foto plastik bening (yang terlihat seperti LED) di jalur RX, keduanya didorong ke dalam tabung plastik 1 " Ini bekerja dengan baik tetapi saya mulai melihat beberapa kegagalan LED yang mengarahkan saya ke diskusi ini
chris
Saya mencoba pencarian goggle berikut dan cuplikan pertama dari beberapa lembaga pendidikan Colorado, AS tampak menarik, Cukup membaca untuk membuat siapa pun bahagia. - google.com/search?q=led+reverse+breakdown+mechanisms
KalleMP

Jawaban:

4

ESD tampaknya menyebabkan kerusakan karena hot spot atau kerusakan lokal lainnya. Saya telah melihat kegagalan LED heterojunction yang tampaknya parsial.

Kegagalan dengan arus DC terbalik mungkin terkait dengan disipasi daya, tetapi mungkin tidak bijaksana untuk bergantung padanya. Breakdown bisa sangat tinggi, maka arus yang diijinkan bisa sangat rendah (mungkin kurang dari 1mA).

Paling aman adalah mengikuti rekomendasi lembar data LED - biasanya 5V atau lebih dijamin terbalik. Banyak jenis LED memiliki kerusakan tegangan balik sebenarnya jauh lebih tinggi (mungkin 15V ke 70V), tetapi tidak bijaksana untuk bergantung padanya - pembuat LED dapat mengubah pemasok atau proses chip atau pembelian dapat pergi ke vendor yang berbeda.

Situasi khas di mana LED terkena tegangan balik adalah ketika mereka dioperasikan dalam konfigurasi multiplexed - mereka akan melihat hingga tegangan suplai secara terbalik. Ini sebenarnya bukan ide yang bagus untuk efisiensi untuk membuat tegangan suplai lebih tinggi dari jumlah tegangan maju seri LED (sering, tetapi tidak selalu, hanya satu LED yang digunakan). Misalnya, Anda dapat menggunakan 5V untuk array LED 2-3V tunggal, atau 12V untuk array string seri dengan 6-9V per string. Karena masing-masing LED dapat mengambil masing-masing 5V (biasanya dijamin), Anda akan baik-baik saja.

Lihat instruksi bagus ini gif :

masukkan deskripsi gambar di sini

Spehro Pefhany
sumber
Hmm, Jika dengan ESD Anda mungkin memasukkan pemanasan lokal .. dari aliran arus berlebih .. maka saya percaya itu.
George Herold
@ GeorgeHerold Yah, saya cerdik menghindari membahas kerusakan berdenyut selain dari ESD, tapi saya pikir ada masalah serupa mungkin dari arus berlebih berulang, mungkin kerusakan pada logam serta semikonduktor.
Spehro Pefhany
Saya membayangkan energi tinggi yang terlibat dengan kerusakan terbalik (terutama jika dekat permukaan) dapat menyebabkan dislokasi, memperkenalkan jebakan muatan baru dan mendorong rekombinasi SRH, sehingga mengurangi emisi foton.
Zulu
2
Berlari melintasi oldish (2007) pos Usenet dari Don Klipstein yang berpendapat bahwa bahkan energi / daya yang relatif kecil (kurang dari beberapa mW) dapat menyebabkan masalah pada GaN dan InGaN LEDs (kebanyakan LED dengan panjang gelombang lebih pendek daripada hijau). Saya telah bermain dengan LED hijau pada tegangan / arus balik tinggi tetapi tidak akan melakukan ini dalam produk tanpa penelitian lebih lanjut.
Spehro Pefhany
@SpehroPefhany, Yang paling menyenangkan yang saya miliki dengan LED bias terbalik ada di sini, teachspin.com/newsletters/TeachSpin_MAY13FINALFOR%20WEB.pdf LED adalah AND113-R atau AND114-R (113 memiliki kasing yang lebih jelas dan lebih jelas) sensitif.)
George Herold
3

Sebagian besar lembar data dari pabrikan terkenal dan dihormati termasuk Vishay dan lainnya, menunjukkan tegangan breakdown 5V dan arus balik 10 hingga 50uA. Itu tidak benar. Saya baru saja menguji led putih, merah dan hijau, dengan catu daya 0-30V dan resistor 1k secara seri, mengukur tegangan di seluruh led, dan arus di sirkuit. Ini adalah hasilnya: Putih 9V = 0.4uA, 13V = 1uA / Merah 5.3V = 0.3uA, 6.7V = 0.5uA, 12.5V = 1uA / Hijau 5.11V = 0.3uA, 6.5V = 0.5uA, 9.9V = 1uA . Jadi, tidak ada led yang menyajikan hampir setengah microAmper pada 5V sebagaimana dinyatakan pabrikan, dan hanya setelah 10V mereka menghadirkan ONE microAmpere. Itu tidak cukup untuk merusak komponen. Menurut apa yang saya baca, perlu minimal 1mA terbalik untuk meningkatkan area penipisan.

Wagnerlip

Wagnerlip
sumber
Saya tidak berpikir Anda mengerti apa yang dikatakan lembar data kepada Anda. Lembar data mengatakan bahwa tidak ada LED yang akan rusak pada tegangan balik kurang dari 5V atau melakukan arus balik lebih besar dari 50uA dalam kondisi tersebut. Kedengarannya seperti semua LED Anda sesuai dengan lembar data.
Elliot Alderson
2

Dioda memiliki properti yang membuat apa yang dikenal sebagai wilayah penipisan. Ini adalah penghalang yang mencegah arus mengalir melewatinya dengan bias maju sampai daerah penipisan diminimalkan (dropout tegangan maju).

Membalikkan bias dioda meningkatkan daerah penipisan, bertindak seperti pintu satu arah. Namun jika Anda menerapkan tegangan yang cukup untuk itu, mekanisme rusak dan arus mengalir dengan cara baik, biasanya setelah PN disingkat dan dioda dihancurkan secara efektif.

Pada dasarnya yang menghancurkan dioda adalah disipasi daya, atau apa pun yang menyebabkan dioda diubah secara fisik. Kasing reverse bais biasanya dapat melebihi disipasi daya normal dari kasing depan sebelum merusak perangkat.

Namun ada beberapa tipe dioda tertentu seperti dioda zener yang dibuat untuk dipecah secara terbalik pada tegangan tertentu, yang membuatnya berguna sebagai referensi dan pembatas tegangan.

Untuk kasus 12v pada 5v LED secara teori menggunakan resistor pembatas untuk mengurangi arus (dan melepaskan tegangan bias balik), secara teori, tidak boleh menghancurkan LED. Beberapa lebih memaafkan daripada yang lain.

Untuk pertanyaan terakhir Anda, saya ingin tahu skenario apa yang akan Anda gunakan untuk membalikkan tegangan? Biasanya ada perlindungan yang diterapkan sebelum sampai ke LED.

Korozjin
sumber
1

LED masih dioda, sebaliknya mereka akan longsoran salju.
(Meskipun saya belum melakukan pencarian yang lengkap, saya belum pernah menemukan LED yang rusak secara terbalik kurang dari 20V.)
Dugaan saya, bahwa disipasi panas / daya yang akan membunuh LED dalam penghormatan. Jadi selama Anda membatasi arus sehingga daya kurang dari ~ 10 mW LED dapat menangani bias balik, IME

George Herold
sumber
1

Dalam pengalaman saya, LED merah standar 3mm dan 5mm dapat memblokir 12V dengan mudah jadi saya telah menggunakannya sebagai perlindungan polaritas terbalik di sistem 12V di mana saat ini sekitar 10 mA DONT menggunakannya pada sistem 24 Volt, beberapa LED mati sekitar. 30V

Autis
sumber
Jadi, apakah baik jika saya meletakkan LED secara terbalik untuk mendeteksi polaritas yang salah? Maksud saya, saya meletakkan terbalik di sirkuit. Saya ingin lampu LED menyala jika saya membalik polaritas sirkuit. Rangkaian ini 5V 1A. Apakah LED akan mati jika saya melakukan ini?
Oki Erie Rinaldi
Pada 5V baik-baik saja, Anda tidak akan punya masalah.
Autistik
-2

Pilihan Anda resistor seri (diperlukan dalam kasus ini) akan melindungi LED (dioda oleh fungsi lain) di sirkuit ac atau ketika bias terbalik. Pilih resistor ini berdasarkan lembar spesifikasi untuk LED khusus Anda.

Mike H
sumber
Selamat datang di EE.SE. Ini tidak benar. Sebuah resistor akan membatasi arus setelah kerusakan balik terjadi tetapi sebaliknya akan memungkinkan tegangan balik penuh untuk diterapkan pada LED. Pertimbangkan kasus resistansi tinggi dan LED seri pada catu daya utama. Itu tidak mungkin bertahan lama. Saya telah menulis lebih banyak tentang topik di sini . Anda bisa "beruntung", tergantung pada batch LED. (Saya tidak downvote.)
Transistor