是什么反方向破坏了LED?


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当LED包含在施加超过反向击穿电压的反向电压的电路中时,反向电流会流过,并且LED可能会损坏。但是到底是什么破坏了LED:是反向电压本身,还是流过的反向电流,或者仅仅是反向电流和电压超过器件额定值而导致的整体功耗?或者是其他东西?

因此,例如,如果我通过电阻器将12伏电源反向连接至在5伏击穿的LED,则反向电流的通过将导致电阻器两端的电压降,进而限制电阻上的电压。器件的反向击穿值(从而定义将要流动的电流)-与正向发生的情况非常相似。只要总功率在LED额定值之内,这本身是否会破坏LED?

当然,通常,通常会在反向方向上与LED并联放置一个常规二极管,以将LED反向电压限制在0.7伏左右,但是在某些情况下,这样做可能是不可行或不经济的。我只是想了解我可能需要满足不同要求的电路设计灵活性。

并且,如果有可能使LED承受反向电压,应采取哪些预防措施以避免损坏,哪些规格参数相关?


为了改善RS232链路中的ESD保护,我在TX线上尝试了一个便宜的白色LED,在RX线上尝试了一个透明的塑料光电晶体管(看起来像LED),它们都被推入一块1英寸的塑料管中。 。很好,但我确实开始看到一些LED故障,这使我进入了讨论
chris

我尝试了以下护目镜搜索,来自美国科罗拉多州某教育机构的第一段代码似乎很有趣,阅读足够使任何人高兴。- google.com/search?q=led+reverse+breakdown+mechanisms
KalleMP

Answers:


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ESD似乎会由于热点或其他一些局部损坏而造成损坏。我已经看到异质结LED故障似乎是部分的。

直流电流反向的故障可能与功耗有关,但依靠它可能是不明智的。击穿电压可能很高,因此允许电流可能会很低(可能小于1mA)。

最安全的是遵循LED数据表的建议-通常保证5V左右反向。许多类型的LED具有更高的实际反向电压击穿电压(可能为15V至70V),但依靠它是不明智的-LED制造商可能会更改芯片供应商或工艺,或者购买可能会转到其他供应商。

LED暴露于反向电压的典型情况是当它们以多路复用配置工作时-它们将看到反向的电源电压。使电源电压远高于串联LED正向电压之和(通常但并非总是仅使用一个LED)对效率而言并不是一个好主意。例如,您可以将5V用于单个2-3V LED阵列,或将12V用于每个字符串具有6-9V的串联字符串阵列。由于每个LED各自可以承受5V的电压(通常是保证的),因此无论哪种情况都可以。

看到这个很好的指示gif

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嗯,如果通过ESD,您可能包括局部发热..过大的电流..那么,我相信这是真的。
George Herold

@GeorgeHerold好吧,我精明地避免讨论除ESD以外的脉冲损坏,但我认为重复的过电流可能会出现类似的问题,可能会损坏金属以及半导体。
Spehro Pefhany 2015年

我认为与反向击穿相关的高能量(尤其是如果靠近表面)会引起位错,引入新的电荷陷阱并促进SRH重组,从而减少光子发射。
祖鲁语2015年

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在Don Klipstein的一篇古老的(2007年)Usenet文章中跑来跑去,他认为即使相对较小的能量/功率(小于几mW)也可能导致GaN和InGaN LED(大多数波长比绿色短的LED)出现问题。我一直在使用高反向电压/电流的绿色LED进行游戏,但是如果没有更多研究,就不会在产品中这样做。
Spehro Pefhany 2015年

@SpehroPefhany,我在使用反向偏置LED时最有趣的是在这里, teasspin.com / newsletters / TeachSpin_MAY13FINALFOR%20WEB.pdf LED是AND113-R或AND114-R(113的外壳更清晰,而且更多
乔治·赫罗尔德

3

来自知名和受人尊敬的制造商(包括Vishay等)的大多数数据表显示,击穿电压为5V,反向电流为10至50uA。那是不对的。我刚刚测试了白色,红色和绿色的LED,使用0-30V电源和一个1k串联电阻,测量LED两端的电压和电路中的电流。结果如下:白色9V = 0.4uA,13V = 1uA /红色5.3V = 0.3uA,6.7V = 0.5uA,12.5V = 1uA /绿色5.11V = 0.3uA,6.5V = 0.5uA,9.9V = 1uA 。因此,正如制造商所说,没有LED在5V时提供接近一半微安的电流,只有在10V之后,他们才提供一个微安。这还不足以损坏组件。根据我的读物,至少需要反向1mA电流以增加耗尽区。

瓦格纳利普


我认为您不了解数据表在告诉您什么。数据表说,在这些条件下,任何LED都不会在低于5V的反向电压下击穿,也不会传导大于50uA的反向电流。听起来您所有的LED都符合数据表的要求。
Elliot Alderson

2

二极管具有创建所谓的耗尽区的特性。这是一个屏障,可防止电流以正向偏压流过它,直到耗尽区最小化(正向电压降)。

反向偏置二极管会增加耗尽区,就像单向门一样。但是,如果向其施加足够的电压,通常在PN结短路且二极管被有效破坏后,该机制就会失效,并且电流会双向流动。

基本上破坏二极管的是功率耗散,或导致二极管发生物理改变的任何因素。在损坏器件之前,反向bais情况通常可能会超过正向偏置情况的正常功耗。

但是,某些类型的二极管(例如齐纳二极管)会在特定电压下反向击穿,这使其可用作电压基准和限制器。

从理论上讲,对于5v LED上的12v情况,使用限流电阻器来减小电流(并始终降低反向偏置电压)在理论上不应破坏LED。有些比其他人宽容。

对于您的最后一个问题,我想知道您将在哪种情况下施加反向电压?通常,在到达LED之前先进行保护。


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LED仍然是二极管,在反向偏置下它们会雪崩。
(尽管我没有做任何详尽的搜索工作,但我从未发现LED在低于20V
的电压下会反向击穿。)我的猜测是,热量/功率消耗会杀死LED。因此,只要您限制电流以使功率小于约10 mW,LED就可以应对反向偏置,IME


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以我的经验,标准的3mm和5mm红色LED可以很容易地阻挡12V电压,因此我将它们用作12V系统中的反极性保护,电流约为10 mA。不要在24 V系统上使用它们,一些LED大约在10V时就熄灭。30伏


那么,如果我将LED反向放置以检测错误的极性会很好吗?我的意思是,我将LED反接在电路中。如果我颠倒电路的极性,我希望LED点亮。电路为5V 1A。如果这样做,LED会熄灭吗?
Oki Erie Rinaldi

在5V的电压下,您不会有任何问题。
自闭症2016年

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您选择的串联电阻(在这种情况下是必需的)将保护交流电路中或反向偏置时的LED(任何其他功能的二极管)。根据规格表为您的特定LED选择该电阻。


欢迎来到EE.SE。这不太正确。一旦发生反向击穿,电阻器将限制电流,否则将向LED施加完全反向电压。考虑高阻​​抗电阻和市电电源上串联LED的情况。它不可能持续下去。我在这里写了更多关于这个话题的文章。但是,您可能会很“幸运”,具体取决于LED的批次。(我没有投票)
晶体管
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