¿Qué destruye un LED en la dirección inversa?

Cuando se incluye un LED en un circuito que aplica un voltaje inverso que excede la ruptura inversa, puede fluir una corriente inversa y el LED podría destruirse. Pero, ¿qué es lo que realmente destruye el LED: es el voltaje inverso en sí mismo, o es la corriente inversa que se hace fluir, o es simplemente la disipación de potencia general causada por la corriente inversa y el voltaje que excede la clasificación del dispositivo? ¿O algo mas?

Entonces, por ejemplo, si conecto una fuente de 12 voltios en reversa a un LED que se descompone a 5 voltios, a través de una resistencia, el paso de corriente inversa provocará una caída de voltaje a través de la resistencia que a su vez puede limitar el voltaje en el dispositivo a su valor de descomposición inversa (y, por lo tanto, definir la corriente que fluiría), bastante similar a lo que sucede en la dirección hacia adelante. ¿Esto en sí mismo destruiría el LED mientras la potencia total estuviera dentro de la clasificación del LED?

Normalmente, por supuesto, uno colocaría un diodo regular 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 no sea posible o económico. Solo estoy tratando de entender cuánta flexibilidad de diseño de circuito podría tener para cumplir con los diferentes requisitos.

Y si es posible exponer un LED a un voltaje inverso, ¿qué precauciones se deben tomar para evitar daños y qué parámetros de especificación son relevantes?

La ESD parece causar daños debido a puntos calientes u otros daños localizados. He visto fallas de LED de heterounión que parecen ser parciales.

La falla con corriente CC en reversa probablemente esté relacionada con la disipación de energía, pero puede ser imprudente depender de ella. El desglose podría ser bastante alto, por lo tanto, la corriente permitida podría ser bastante baja (quizás menos de 1 mA).

Lo más seguro es seguir la recomendación de la hoja de datos del LED, por lo general, se garantiza una inversión de 5 V aproximadamente. Muchos tipos de LED tienen un desglose de voltaje inverso real mucho mayor (quizás de 15 V a 70 V), pero no es prudente depender de él: el fabricante de LED podría cambiar el proveedor o proceso del chip o la compra podría ir a un proveedor diferente.

La situación típica en la que los LED están expuestos al voltaje inverso es cuando se operan en una configuración multiplexada: verán el voltaje de suministro en reversa. No es realmente una buena idea para la eficiencia hacer que el voltaje de suministro sea mucho más alto que la suma de los voltajes directos de la serie LED (a menudo, pero no siempre, solo se usa un LED). Por ejemplo, puede usar 5V para una sola matriz de LED de 2-3V, o 12V para una matriz de cadenas en serie con 6-9V por cadena. Dado que los LED individuales pueden tomar 5V cada uno (generalmente garantizado), estaría bien en cualquier caso.

Mira este bonito gif de instructables :

La mayoría de las hojas de datos de fabricantes famosos y respetados, incluidos Vishay y otros, muestran un voltaje de ruptura de 5 V y una corriente inversa de 10 a 50 uA. Eso no es verdad. Acabo de probar los leds blanco, rojo y verde, con una fuente de alimentación de 0-30 V y una resistencia de 1k en serie, midiendo el voltaje a través del led y la corriente en el circuito. Este es el resultado: Blanco 9V = 0.4uA, 13V = 1uA / Rojo 5.3V = 0.3uA, 6.7V = 0.5uA, 12.5V = 1uA / Verde 5.11V = 0.3uA, 6.5V = 0.5uA, 9.9V = 1uA . Por lo tanto, ningún led presentó algo cercano a la mitad de un microAmper a 5V como lo indicaron los fabricantes, y solo después de 10V presentaron ONE microAmpere. Eso no es suficiente para dañar el componente. Según lo que leí, necesitaría un mínimo de 1 mA invertido para aumentar el área de agotamiento.

Wagnerlip

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

La polarización inversa de un diodo aumenta la región de agotamiento, actuando como una puerta de sentido único. Sin embargo, si le aplica suficiente voltaje, el mecanismo se descompone y la corriente fluye en ambos sentidos, generalmente después de que la unión PN se acorta y el diodo se destruye efectivamente.

Básicamente, lo que destruye el diodo es la disipación de potencia, o lo que sea que haga que el diodo se altere físicamente. El caso de bais inverso generalmente puede exceder la disipación de potencia normal del caso de polarización directa antes de que dañe el dispositivo.

Sin embargo, hay ciertos tipos de diodos, como los diodos zener, que se descomponen en reversa a un voltaje específico, lo que los hace útiles como limitadores y referencias de voltaje.

Para el caso de 12v en un LED de 5v, en teoría, el uso de una resistencia limitadora para reducir la corriente (y dejar caer el voltaje de polarización inversa) no debería, en teoría, destruir el LED. Algunos son más indulgentes que otros.

Para su última pregunta, me pregunto qué escenario le aplicaría el voltaje inverso. Por lo general, se aplica protección antes de que llegue al LED.

Los LED todavía son diodos, en polarización inversa se aludirán.
(Aunque no he hecho nada como una búsqueda exhaustiva, nunca he encontrado un LED que se descomponga en reversa a menos de 20V.)
Supongo que es la disipación de calor / potencia lo que mataría a un LED en reverese. Entonces, siempre que limite la corriente de modo que la potencia sea inferior a ~ 10 mW, los LED pueden manejar la polarización inversa, IME

En mi experiencia, los LED rojos estándar de 3 mm y 5 mm pueden bloquear 12V fácilmente, por lo que los he usado como protección de polaridad inversa en sistemas de 12V donde la corriente es de aproximadamente 10 mA NO los use en un sistema de 24 voltios, algunos LED murieron a aprox. 30V

Su elección de resistencia en serie (requerida en este caso) protegerá el LED (un diodo por cualquier otra función) en un circuito de corriente alterna o cuando esté polarizado en reversa. Elija esta resistencia basada en la hoja de especificaciones para su LED particular.