O que destrói um LED na direção inversa?

Quando um LED é incluído em um circuito que aplica uma tensão reversa que excede a quebra reversa, uma corrente reversa pode fluir e o LED pode ser destruído. Mas o que realmente destrói o LED: é a própria tensão reversa ou a corrente reversa que flui, ou é simplesmente a dissipação geral de energia causada pela corrente reversa e pela tensão que excede a classificação do dispositivo? Ou outra coisa?

Assim, por exemplo, se eu conectar uma fonte de 12 volts no sentido inverso a um LED que se quebre a 5 volts, através de um resistor, a passagem da corrente reversa causará uma queda de tensão no resistor, o que, por sua vez, pode limitar a tensão no dispositivo ao seu valor de quebra reversa (e, assim, definir a corrente que fluiria) - bastante semelhante ao que acontece na direção direta. Isso por si só destruiria o LED enquanto a energia total estivesse dentro da classificação do LED?

Normalmente, é possível colocar um diodo regular em paralelo com o LED na direção reversa para limitar a tensão reversa do LED a 0,7 volts, aproximadamente, mas pode haver situações em que isso não seja possível ou econômico. Estou apenas tentando entender quanta flexibilidade de projeto de circuito posso ter para atender a diferentes requisitos.

E se for possível expor um LED a uma tensão reversa, que precauções devem ser tomadas para evitar danos e quais parâmetros de especificação são relevantes?

A ESD parece causar danos devido a pontos quentes ou algum outro dano localizado. Vi falhas de LED de heterojunção que parecem ser parciais.

A falha na corrente contínua no sentido inverso provavelmente está relacionada à dissipação de energia, mas pode não ser aconselhável depender disso. A quebra pode ser bastante alta, portanto, a corrente permitida pode ser bastante baixa (talvez menos de 1mA).

O mais seguro é seguir a recomendação da folha de dados do LED - geralmente 5V ou mais é garantido o contrário. Muitos tipos de LEDs apresentam uma quebra de tensão reversa real muito maior (talvez 15V a 70V), mas não é aconselhável depender disso - o fabricante de LEDs pode mudar o fornecedor ou processo do chip ou a compra pode ir para um fornecedor diferente.

A situação típica em que os LEDs são expostos à tensão reversa é quando eles são operados em uma configuração multiplexada - eles verão a tensão de alimentação inversa. Não é realmente uma boa idéia para a eficiência aumentar a tensão de alimentação muito mais do que a soma das tensões diretas do LED da série (geralmente, mas nem sempre, apenas um LED é usado). Por exemplo, você pode usar 5V para uma única matriz de 2-3V ou 12V para uma série de séries com 6-9V por série. Como os LEDs individuais podem suportar 5V cada (geralmente garantido), você ficaria bem em ambos os casos.

Veja este belo gif instrutável :

A maioria das folhas de dados de fabricantes famosos e respeitados, incluindo Vishay e outros, mostra tensão de ruptura de 5V e corrente reversa de 10 a 50uA. Isso não é verdade. Acabei de testar leds brancos, vermelhos e verdes, com uma fonte de alimentação de 0 a 30V e um resistor de 1k em série, medindo a tensão no led e a corrente no circuito. Este é o resultado: Branco 9V = 0,4uA, 13V = 1uA / Vermelho 5,3V = 0,3uA, 6,7V = 0,5uA, 12,5V = 1uA / Verde 5,11V = 0,3uA, 6,5V = 0,5uA, 9,9V = 1uA . Portanto, nenhum led apresentou algo próximo à metade de um microAmper a 5V, conforme declarado pelos fabricantes, e somente após 10V eles apresentaram ONE microAmpere. Isso não é suficiente para danificar o componente. De acordo com o que li, seria necessário um mínimo de 1mA invertido para aumentar a área de depleção.

Wagnerlip

Os diodos têm propriedades que criam o que é conhecido como região de depleção. Essa é a barreira que impede que a corrente flua através dela com uma polarização direta até a região de depleção ser minimizada (queda de tensão direta).

A polarização reversa de um diodo aumenta a região de depleção, agindo como uma porta de mão única. No entanto, se você aplicar tensão suficiente a ele, o mecanismo quebra e a corrente flui de qualquer maneira, geralmente depois que a junção PN é interrompida e o diodo é efetivamente destruído.

Basicamente, o que destrói o diodo é a dissipação de energia ou o que faz com que o diodo seja fisicamente alterado. A caixa de inversão reversa pode normalmente exceder a dissipação de energia normal da caixa de polarização direta antes de danificar o dispositivo.

No entanto, existem certos tipos de diodos, como os diodos zener, que são quebrados ao contrário em uma tensão específica, o que os torna úteis como referências e limitadores de tensão.

Para o caso de 12v em um LED de 5v, em teoria, usar um resistor limitador para reduzir a corrente (e diminuir a tensão de polarização reversa de qualquer maneira) não deveria, em teoria, destruir o LED. Alguns são mais tolerantes que outros.

Para sua última pergunta, pergunto-me em que cenário você aplicaria a tensão reversa. Geralmente, há proteção aplicada antes de chegar ao LED.

Os LEDs ainda são diodos; em viés reverso, eles serão avaliados.
(Embora eu não tenha feito nada como uma pesquisa exaustiva, nunca encontrei um LED que se inverta inversamente a menos de 20V.)
Acho que é a dissipação de calor / energia que mataria um LED em reverência. Portanto, desde que você limite a corrente de forma que a energia seja inferior a ~ 10 mW, os LEDs podem suportar polarização reversa, IME

Na minha experiência, os LEDs vermelhos padrão de 3 mm e 5 mm podem bloquear facilmente 12V, então eu os usei como proteção contra polaridade reversa em sistemas de 12V onde a corrente é de cerca de 10 mA NÃO os use em um sistema de 24 volts. Alguns LEDs morreram em aprox. 30V

Sua escolha do resistor em série (necessário neste caso) protegerá o LED (um diodo por qualquer outra função) em um circuito CA ou quando polarizado inversamente. Escolha este resistor com base na folha de especificações para o seu LED em particular.