¿Qué destruye un LED en sentido inverso?

Question

Cuando un LED se incluye en un circuito que aplica una tensión inversa que supera la ruptura inversa, puede fluir una corriente inversa y el LED podría destruirse. ¿Pero qué es lo que realmente destruye el LED: es la propia tensión inversa, o es la corriente inversa que se hace fluir, o es simplemente la disipación de potencia global causada por la corriente y la tensión inversa que exceden la capacidad del dispositivo? ¿O algo más?

Así, por ejemplo, si conecto una fuente de 12 voltios en sentido inverso a un LED que se descompone a 5 voltios, a través de una resistencia, el paso de la corriente inversa provocará una caída de tensión a través de la resistencia que, a su vez, puede limitar la tensión en el dispositivo a su valor de descomposición inverso (y, por tanto, definir la corriente que fluiría), de forma bastante similar a lo que ocurre en sentido directo. ¿Destruiría esto por sí mismo el LED siempre que la potencia total estuviera dentro de la clasificación del LED?

Normalmente, uno colocaría un diodo normal en paralelo con el LED en la dirección inversa para limitar el voltaje inverso del LED a 0,7 voltios más o menos, pero puede haber situaciones en las que esto podría no ser posible o económico de hacer. Sólo estoy tratando de entender cuánta flexibilidad de diseño del circuito podría tener para cumplir con diferentes requisitos.

Y si es posible exponer un LED a una tensión inversa, ¿qué precauciones hay que tomar para evitar daños y qué parámetros de las especificaciones son relevantes?

Answer 1

La ESD parece causar daños debido a puntos calientes o algún otro daño localizado. He visto fallos de LEDs de heterounión que parecen ser parciales.

El fallo con la corriente continua en sentido inverso está probablemente relacionado con la disipación de energía, pero podría ser imprudente depender de ello. La avería podría ser bastante alta, por lo que la corriente permitida podría ser bastante baja (quizás menos de 1mA).

Lo más seguro es seguir la recomendación de la hoja de datos de los LEDs - normalmente se garantiza la inversión de 5V o más. Muchos tipos de LEDs tienen una tensión inversa real mucho mayor (quizás de 15V a 70V), pero no es aconsejable depender de ello - el fabricante de LEDs podría cambiar el proveedor de chips o el proceso o la compra podría ir a un proveedor diferente.

La situación típica en la que los LEDs están expuestos a la tensión inversa es cuando funcionan en una configuración multiplexada: verán hasta la tensión de alimentación en sentido inverso. No es una buena idea para la eficiencia hacer que la tensión de alimentación sea mucho más alta que la suma de las tensiones de avance de los LEDs en serie (a menudo, pero no siempre, se utiliza un solo LED). Por ejemplo, puedes usar 5V para una sola matriz de LEDs de 2-3V, o 12V para una matriz de cadenas en serie con 6-9V por cadena. Dado que los LEDs individuales pueden tomar 5V cada uno (normalmente garantizado), estarías bien en cualquier caso.

Ver esto bonito gif de instructables :

Answer 2

La mayoría de las hojas de datos de fabricantes famosos y respetados, como Vishay y otros, muestran una tensión de ruptura de 5V y una corriente inversa de 10 a 50A. Esto no es cierto.

Acabo de probar los LEDs blanco, rojo y verde, con una fuente de alimentación de 0-30V y una resistencia de 1k en serie, midiendo la tensión a través del LED, y la corriente en el circuito.

Este es el resultado: Blanco 9V=0,4A, 13V=1A / Rojo 5,3V=0,3A, 6,7V=0,5A, 12,5V=1A / Verde 5,11V=0,3A, 6,5V=0,5A, 9,9V=1A.

Por lo tanto, ningún LED presentó nada cercano a 0,5A a 5V como declaran los fabricantes, y sólo justo después de 10V presentaron 1A. Eso no es suficiente para dañar el componente. Según lo que leí, necesitaría un mínimo de 1mA invertido para aumentar el área de agotamiento.

Answer 3

Los diodos tienen propiedades que crean lo que se conoce como región de agotamiento. Esta es la barrera que impide que la corriente fluya a través de ella con una polarización hacia delante hasta que la región de agotamiento se minimiza (caída de tensión hacia delante).

La polarización inversa de un diodo aumenta la región de agotamiento, actuando como una puerta de un solo sentido. Sin embargo, si se le aplica una tensión suficiente, el mecanismo se rompe y la corriente fluye en ambos sentidos, normalmente después de que la unión PN se ponga en cortocircuito y el diodo quede efectivamente destruido.

Básicamente, lo que destruye el diodo es la disipación de energía, o lo que sea que haga que el diodo se altere físicamente. El caso de bais inverso puede superar típicamente la disipación de potencia normal del caso de polarización hacia adelante antes de dañar el dispositivo.

Sin embargo, hay ciertos tipos de diodos, como los diodos zener, que están hechos para romperse en sentido inverso a una tensión específica, lo que los hace útiles como referencias de tensión y limitadores.

Para el caso de 12v en un LED de 5v, en teoría, el uso de una resistencia limitadora para reducir la corriente (y la caída de la tensión de polarización inversa de todos modos) no debería, en teoría, destruir el LED. Algunos son más tolerantes que otros.

En cuanto a tu última pregunta, me pregunto en qué escenario le aplicarías la tensión inversa. Normalmente hay una protección aplicada antes de que llegue al LED.

Answer 4

Los LEDs siguen siendo diodos, en polarización inversa se avalanzarán.
(Aunque no he hecho nada parecido a una búsqueda exhaustiva, nunca he encontrado un LED que se descomponga en reversa a menos de 20V).
Creo que es el calor y la disipación de energía lo que mataría a un LED en la reverencia. Así que mientras usted limita la corriente de tal manera que la potencia es menos de ~ 10 mW LED puede manejar sesgo inverso, IME

Answer 5

Según mi experiencia, los LEDs rojos estándar de 3mm y 5mm pueden bloquear fácilmente los 12V, por lo que los he utilizado como protección contra la polaridad inversa en sistemas de 12V en los que la corriente es de unos 10 mA NO los utilices en un sistema de 24 voltios, algunos LEDs murieron a unos 30V