ทำลาย LED ในทิศทางตรงกันข้ามอะไร


16

เมื่อ LED ถูกรวมอยู่ในวงจรที่ใช้แรงดันย้อนกลับที่เกินกว่าการแยกถอยหลังกระแสไฟฟ้าย้อนกลับสามารถไหลได้และ LED อาจถูกทำลาย แต่อะไรคือสิ่งที่ทำลายไฟ LED จริง ๆ : มันเป็นแรงดันย้อนกลับหรือมันเป็นกระแสย้อนกลับที่ทำให้เกิดการไหลหรือเป็นเพียงการกระจายพลังงานโดยรวมที่เกิดจากกระแสย้อนกลับและแรงดันไฟฟ้าเกินพิกัดของอุปกรณ์? หรืออย่างอื่น?

ยกตัวอย่างเช่นถ้าฉันเชื่อมต่อแหล่งจ่ายไฟ 12 โวลต์ในแบบย้อนกลับไปยัง LED ที่หยุดลงที่ 5 โวลต์ผ่านตัวต้านทานตัวต้านทานของกระแสย้อนกลับจะทำให้แรงดันตกคร่อมตัวต้านทานซึ่งจะ จำกัด แรงดันไฟฟ้าบน อุปกรณ์ที่มีค่าการสลายย้อนกลับ (และกำหนดกระแสที่จะไหล) - คล้ายกับสิ่งที่เกิดขึ้นในทิศทางไปข้างหน้า ในตัวมันเองจะทำลาย LED ตราบใดที่พลังงานโดยรวมอยู่ในระดับ LED?

โดยปกติแล้วจะวางไดโอดปกติขนานกับ LED ในทิศทางกลับกันเพื่อ จำกัด แรงดันไฟฟ้าย้อนกลับ LED ที่ 0.7 โวลต์หรือประมาณนั้น แต่อาจมีสถานการณ์ที่อาจเป็นไปไม่ได้หรือประหยัดได้ ฉันแค่พยายามที่จะเข้าใจว่ามีความยืดหยุ่นในการออกแบบวงจรมากแค่ไหนฉันอาจต้องทำตามข้อกำหนดที่แตกต่างกัน

และหากเป็นไปได้ที่จะแสดงให้เห็นถึง LED ไปเป็นแรงดันย้อนกลับควรระมัดระวังสิ่งใดเพื่อหลีกเลี่ยงความเสียหายและพารามิเตอร์จำเพาะที่เกี่ยวข้อง?


ในความพยายามที่จะปรับปรุงการป้องกัน ESD ในการเชื่อมโยง RS232 ฉันลอง LED สีขาวราคาถูกบนเส้น TX และทรานซิสเตอร์ภาพถ่ายพลาสติกใส (ที่ดูเหมือน LED) บนบรรทัด RX ทั้งคู่ถูกใส่เข้าไปในท่อพลาสติกขนาด 1 " . มันทำงานได้ดี แต่ผมไม่เริ่มเห็นความล้มเหลวของ LED ไม่กี่แห่งที่นำฉันไปสนทนานี้.
คริส

ฉันลองใช้การค้นหาแบบตาต่อไปนี้และตัวอย่างข้อมูลแรกจากโคโลราโดสหรัฐอเมริกาสถาบันการศึกษาในสหรัฐอเมริกาดูน่าสนใจการอ่านมากพอที่จะทำให้ทุกคนมีความสุข - google.com/search?q=led+reverse+breakdown+mechanisms
KalleMP

คำตอบ:


4

ESD ดูเหมือนจะก่อให้เกิดความเสียหายเนื่องจากจุดร้อนหรือความเสียหายอื่น ๆ ฉันได้เห็นความล้มเหลวของเฮเทอโรไฟฟ้า LED ที่ดูเหมือนจะเป็นบางส่วน

ความล้มเหลวของกระแสไฟฟ้ากระแสตรงในทางกลับกันอาจเกี่ยวข้องกับการกระจายพลังงาน แต่อาจไม่ฉลาดในการใช้งาน การแยกย่อยอาจจะค่อนข้างสูงดังนั้นกระแสที่อนุญาตอาจค่อนข้างต่ำ (อาจน้อยกว่า 1mA)

ที่ปลอดภัยที่สุดคือการปฏิบัติตามคำแนะนำในแผ่นข้อมูล LED - โดยปกติแล้ว 5V จะรับประกันว่าจะมีการย้อนกลับ ไฟ LED หลายประเภทมีการแตกหักแรงดันย้อนกลับที่เกิดขึ้นจริงสูงกว่ามาก (อาจเป็น 15V ถึง 70V) แต่ก็ไม่ฉลาดที่จะขึ้นอยู่กับมัน - ผู้ผลิต LED สามารถเปลี่ยนผู้ผลิตชิปหรือกระบวนการหรือการจัดซื้อ

สถานการณ์ทั่วไปที่ LED สัมผัสกับแรงดันย้อนกลับคือเมื่อมีการใช้งานในการกำหนดค่าแบบมัลติเพล็กซ์พวกเขาจะเห็นถึงแรงดันไฟฟ้าในการย้อนกลับ มันไม่ได้เป็นความคิดที่ดีสำหรับประสิทธิภาพในการทำให้แรงดันไฟฟ้าสูงกว่าผลรวมของแรงดันไฟฟ้าไปข้างหน้าซีรีย์ LED (บ่อยครั้ง แต่ไม่เสมอไปมีเพียงแค่ LED หนึ่งหลอดเท่านั้น) ตัวอย่างเช่นคุณอาจใช้ 5V สำหรับอาร์เรย์ LED 2-3V เดี่ยวหรือ 12V สำหรับอาร์เรย์ของสตริงชุดที่มี 6-9V ต่อสตริง เนื่องจาก LED แต่ละตัวสามารถใช้ 5V แต่ละตัวได้ (โดยปกติจะรับประกัน) คุณจะสบายดีในกรณีใดกรณีหนึ่ง

ดูคำแนะนำที่ดี gif นี้ :

ป้อนคำอธิบายรูปภาพที่นี่


หืมถ้าโดย ESD คุณอาจรวมถึงเครื่องทำความร้อนในท้องถิ่น .. จากการไหลของกระแสเกิน .. ฉันเชื่อว่า
George Herold

@ GeorgeHerold ดีฉันหลีกเลี่ยงการพูดคุยเกี่ยวกับความเสียหายพัลซิ่งนอกเหนือจาก ESD อย่างชาญฉลาด แต่ฉันคิดว่ามีปัญหาที่คล้ายกันที่เป็นไปได้จากกระแสไฟฟ้าซ้ำ ๆ อาจเกิดความเสียหายกับโลหะและเซมิคอนดักเตอร์
Spehro Pefhany

ฉันนึกภาพพลังงานสูงที่เกี่ยวข้องกับการสลายแบบย้อนกลับ (โดยเฉพาะถ้าอยู่ใกล้พื้นผิว) อาจทำให้เกิดการเคลื่อนย้ายแนะนำกับดักประจุใหม่และกระตุ้นการรวมตัวกันของ SRH ใหม่ซึ่งช่วยลดการปล่อยโฟตอน
ซูลู

2
วิ่งข้าม oldish (2007) โพสต์ Usenet จาก Don Klipstein ผู้ซึ่งเห็นว่าแม้พลังงาน / พลังงานที่ค่อนข้างเล็ก (น้อยกว่า 2-3 mW) อาจทำให้เกิดปัญหากับ LED GaN และ InGaN (LED ส่วนใหญ่ที่มีความยาวคลื่นสั้นกว่าสีเขียว) ฉันเล่นกับไฟ LED สีเขียวที่แรงดันไฟฟ้าย้อนกลับ / กระแสสูง แต่จะไม่ทำสิ่งนี้ในผลิตภัณฑ์โดยไม่มีการวิจัยเพิ่มเติม
Spehro Pefhany

@SpehroPefhany สนุกที่สุดที่ฉันเคยมีกับ LED แบบเอนเอียงแบบย้อนกลับอยู่ที่นี่แล้ว Teachspin.com/newsletters/TeachSpin_MAY13FINALFOR%20WEB.pdf LED ทั้ง AND113-R หรือ AND114-R (113 มีเคสที่ชัดเจนกว่าและมากกว่า มีความอ่อนไหว)
George Herold

3

เอกสารข้อมูลส่วนใหญ่จากผู้ผลิตที่มีชื่อเสียงและเป็นที่ยอมรับรวมถึง Vishay และอื่น ๆ แสดงแรงดันพังทลายของ 5V และกระแสย้อนกลับ 10 ถึง 50uA นั่นไม่เป็นความจริง ฉันเพิ่งทดสอบไฟ LED สีขาว, สีแดงและสีเขียวโดยมีแหล่งจ่ายไฟ 0-30V และตัวต้านทาน 1k เป็นอนุกรมการวัดแรงดันไฟฟ้าของไฟ LED และกระแสในวงจร นี่คือผลลัพธ์: White 9V = 0.4uA, 13V = 1uA / แดง 5.3V = 0.3uA, 6.7V = 0.5uA, 12.5V = 1uA / Green 5.11V = 0.3uA, 6.5V = 0.5uA, 9.9V = 1uA . ดังนั้นจึงไม่มีการนำไปสู่การนำเสนออะไรเกือบครึ่ง microAmper ที่ 5V ตามที่ระบุไว้ผู้ผลิตและหลังจาก 10V พวกเขานำเสนอหนึ่ง microAmpere ไม่เพียงพอที่จะทำให้ส่วนประกอบเสียหาย ตามสิ่งที่ฉันอ่านมันจะต้องกลับอย่างน้อย 1mA เพื่อเพิ่มพื้นที่พร่อง

Wagnerlip


ฉันไม่คิดว่าคุณเข้าใจสิ่งที่แผ่นข้อมูลบอกคุณ แผ่นข้อมูลบอกว่าไม่มีไฟ LED ใด ๆ ที่จะสลายที่แรงดันย้อนกลับน้อยกว่า 5V หรือดำเนินกระแสย้อนกลับมากกว่า 50uA ภายใต้เงื่อนไขเหล่านั้น ดูเหมือนว่าไฟ LED ทั้งหมดของคุณจะเป็นไปตามแผ่นข้อมูล
Elliot Alderson

2

ไดโอดมีคุณสมบัติที่สร้างสิ่งที่เรียกว่าภูมิภาคพร่อง นี่คือสิ่งกีดขวางซึ่งป้องกันไม่ให้กระแสไหลผ่านมันด้วยอคติไปข้างหน้าจนกว่าขอบเขตการพร่องจะลดลง

การไบอัสแบบย้อนกลับไดโอดจะเพิ่มพื้นที่พร่องซึ่งทำหน้าที่เหมือนประตูทางเดียว อย่างไรก็ตามหากคุณใช้แรงดันไฟฟ้ามากพอกลไกจะพังทลายลงและกระแสไฟไหลไม่ทางใดก็ทางหนึ่งหลังจากที่ทางแยก PN สั้นและไดโอดนั้นถูกทำลาย

โดยทั่วไปสิ่งที่ทำลายไดโอดคือการกระจายพลังงานหรือสิ่งที่ทำให้ไดโอดจะมีการเปลี่ยนแปลงทางร่างกาย โดยทั่วไปเคส bais กลับอาจเกินกำลังการกระจายพลังงานปกติของเคส Bias ไปข้างหน้าก่อนที่มันจะทำให้อุปกรณ์เสียหาย

อย่างไรก็ตามมีบางประเภทของไดโอดเช่นซีเนอร์ไดโอดซึ่งทำขึ้นเพื่อย้อนกลับที่แรงดันเฉพาะซึ่งทำให้พวกเขามีประโยชน์ในการอ้างอิงแรงดันไฟฟ้าและขีด จำกัด

สำหรับกรณี 12v บน LED 5v ในทางทฤษฎีโดยใช้ตัวต้านทาน จำกัด เพื่อลดกระแส (และปล่อยแรงดันไบอัสย้อนกลับอย่างไรก็ตาม) ในทางทฤษฎีไม่ควรทำลาย LED บางคนให้อภัยมากกว่าคนอื่น

สำหรับคำถามสุดท้ายของคุณฉันสงสัยว่าคุณจะใช้แรงดันย้อนกลับกับสถานการณ์อย่างไร มักจะมีการป้องกันนำไปใช้ก่อนที่จะถึง LED


1

LED ยังคงเป็นไดโอดในทางกลับกันพวกมันจะถล่ม
(แม้ว่าฉันจะไม่ได้ทำอะไรเลยเหมือนกับการค้นหาที่ละเอียดถี่ถ้วน แต่ฉันไม่เคยพบ LED ที่แตกกลับด้านล่างน้อยกว่า 20V)
มันเป็นการคาดเดาของฉันว่ามันเป็นการกระจายความร้อน / พลังงานที่จะฆ่า LED ในภาษาเรเวีย ดังนั้นตราบใดที่คุณ จำกัด กระแสไฟฟ้าให้น้อยกว่า ~ 10 mW LED ก็สามารถจัดการไบแอสแบบย้อนกลับได้ IME


1

จากประสบการณ์ของฉันไฟ LED สีแดงขนาดมาตรฐาน 3 มม. และ 5 มม. สามารถบล็อก 12V ได้อย่างง่ายดายดังนั้นฉันจึงใช้พวกมันเป็นการป้องกันกระแสไฟฟ้าย้อนกลับในระบบ 12V ที่กระแสประมาณ 10 mA ห้ามใช้กับระบบ 24 โวลต์ไฟ LED บางดวงเสียชีวิตประมาณ 30V


ดังนั้นจะดีไหมถ้าฉันใส่ LED กลับด้านเพื่อตรวจจับขั้วที่ไม่ถูกต้อง? ฉันหมายถึงฉันใส่ LED กลับด้านในวงจร ฉันต้องการให้ไฟ LED สว่างขึ้นถ้าฉันกลับขั้วของวงจร วงจร 5V 5V ไฟ LED จะตายหรือไม่ถ้าฉันทำสิ่งนี้?
Oki Erie Rinaldi

ที่ 5V มันดีคุณไม่มีปัญหา
ออทิสติก

-2

ตัวต้านทานซีรีย์ที่คุณเลือก (จำเป็นในกรณีนี้) จะป้องกัน LED (ไดโอดด้วยฟังก์ชั่นอื่น ๆ ) ในวงจร ac หรือเมื่อเอนเอียงกลับ เลือกตัวต้านทานนี้ตามแผ่นข้อมูลจำเพาะสำหรับ LED เฉพาะของคุณ


ยินดีต้อนรับสู่ EE.SE มันไม่ถูกต้องนัก ตัวต้านทานจะ จำกัด กระแสเมื่อการแตกกลับเกิดขึ้น แต่ไม่เช่นนั้นจะอนุญาตให้ใช้แรงดันย้อนกลับแบบเต็มกับ LED พิจารณากรณีของตัวต้านทานความต้านทานสูงและไฟ LED ซีรีส์ทั่วทั้งแหล่งจ่ายไฟหลัก ไม่น่าจะเป็นไปได้ ฉันได้เขียนเพิ่มเติมเกี่ยวกับหัวข้อที่นี่ คุณสามารถ "โชคดี" ได้ขึ้นอยู่กับชุดของ LED (ฉันไม่ได้ลงคะแนนเลย)
Transistor
โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.