什么会在相反方向破坏 LED?

电器工程 引领 电压 损害
2022-01-18 13:17:26

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,反向电流可能会流动,并且 LED 可能会被损坏。但实际上破坏 LED 的是什么:是反向电压本身,还是使反向电流流动,或者仅仅是由于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,如果我通过一个电阻将一个 12 伏电源反向连接到一个在 5 伏时击穿的 LED,反向电流的通过将导致电阻两端的电压降,这反过来又可以限制电压器件的反向击穿值(从而定义将流动的电流) - 与正向发生的情况非常相似。只要总功率在 LED 额定值范围内,这本身会损坏 LED 吗?

当然,通常情况下,人们会将一个普通二极管与 LED 反向并联,以将 LED 反向电压限制在 0.7 伏左右,但在某些情况下,这样做可能不可行或不经济。我只是想了解我可能需要多少电路设计灵活性才能满足不同的要求。

如果可以将 LED 暴露在反向电压下,应采取哪些预防措施来避免损坏,以及哪些规格参数是相关的?

4个回答

ESD 似乎会由于热点或其他一些局部损坏而造成损坏。我见过似乎是局部的异质结 LED 故障。

反向直流电流的故障可能与功耗有关,但依赖它可能是不明智的。击穿可能非常高,因此允许的电流可能非常低(可能小于 1mA)。

最安全的是遵循 LED 数据表的建议——通常保证 5V 左右的反向电压。许多类型的 LED 具有更高的实际反向击穿电压(可能为 15V 至 70V),但依赖它是不明智的 - LED 制造商可能会更换芯片供应商或工艺或采购可能会转到不同的供应商。

LED 暴露于反向电压的典型情况是当它们在多路复用配置中运行时——它们会看到反向的电源电压。使电源电压远高于串联 LED 正向电压的总和(通常但不总是只使用一个 LED)对于效率来说并不是一个好主意。例如,您可以将 5V 用于单个 2-3V LED 阵列,或将 12V 用于串联串阵列,每串 6-9V。由于每个 LED 可以承受 5V 电压(通常是有保证的),因此无论哪种情况都可以。

看到这个漂亮的指导 gif

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包括 Vishay 等著名和受人尊敬的制造商的大多数数据表显示击穿电压为 5V,反向电流为 10 至 50μA。那不是真的。

我刚刚测试了白色、红色和绿色 LED,使用 0-30V 电源和 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=0.4μA, 13V=1μA / 红色 5.3V=0.3μA, 6.7V=0.5μA, 12.5V=1μA / 绿色 5.11V=0.3μA, 6.5V=0.5μA, 9.9V=1μA .

因此,没有 LED 在 5V 时呈现接近 0.5μA 的电流,如制造商所述,只有在 10V 之后才呈现 1μA。这不足以损坏组件。根据我读到的内容,它需要至少 1mA 的反向电流来增加耗尽区。

二极管具有创建所谓的耗尽区的特性。这是阻止电流在正向偏置下流过它的屏障,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,如果您对其施加足够的电压,则该机制会发生故障并且电流会以任何一种方式流动,通常是在 PN 结短路并且二极管被有效破坏之后。

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

然而,有某些类型的二极管,如齐纳二极管,它们会在特定电压下反向击穿,这使得它们可用作电压参考和限制器。

对于 5v LED 上的 12v 情况,理论上使用限流电阻来降低电流(并降低反向偏置电压)理论上不应该破坏 LED。有些人比其他人更宽容。

对于你的最后一个问题,我想知道你会在什么情况下施加反向电压?通常在它到达 LED 之前会施加保护。

LED 仍然是二极管,在反向偏置下它们会雪崩。
(虽然我没有做过详尽的搜索,但我从来没有发现一个 LED 在低于 20V 的电压下反向击穿。)
我的猜测是,热量/功率耗散会反向杀死 LED。因此,只要您限制电流以使功率小于 ~10 mW,LED 就可以处理反向偏置,IME