Reversed spanningsval LED in open-circuit

Waarom is er wel een spanningsval over een LED na de open switch? Ik meet een spanningsval van 1.6Volt.

Dat ligt volgens mij puur aan de gebruikte meter. Hoe en met welke meter merk en type meet je dat?

Als ik in de open-circuit de LED omkeer (reversed bias) dan meet ik een spanningsval van 0.03 Volt en bij een closed-circuit meet ik nagenoeg 0 Volt.

Dit lijkt mij dat de led dan al defect is nee dat de led in ieder geval in geleiding is. Een led is geen diode en een led kan eigenlijk maar iets van 5V sperren volgend de datasheets dan. Maar bij 9V zou dat nog wel heel moeten blijven maar is geen garantie.

[Bericht gewijzigd door benleentje op maandag 17 februari 2025 16:19:05 (50%)]

Gemeten met een Brymen 257S, gelijkspanning meetstand. De meetpennen zijn niet origineel.
Ik zal het proefje eens herhalen met een 2N4248.
Ook een andere meter proberen.

[Bericht gewijzigd door RikR op maandag 17 februari 2025 16:33:43 (10%)]

Houdt er rekening mee dat een led ook omgekeerd werkt: bij (sterk) erop vallend licht gaat 'ie spanning leveren. (weliswaar weinig, maar toch...)

Met andere meter zelfde resultaat.

Vervang ik de LED door een 2N4248, dan krijg ik een kleinere spanningsval van 0.3 Volt:

V-AC = 7.5 Volt
V-AE = 7.8 Volt

Nu is de Wet van Ohm alleen van toepassing op passieve componenten. De textboeken beschrijven helaas genoemde situatie niet in geval van halfgeleiders. Ik vermoed dat het toch een (natuurkundige) eigenschap van ladingverplaatsingen is dat niet benoemd wordt in studieboeken voor hobbyisten.

Wees maar gerust: de multimeter doet een miniem stroompje vloeien, en dat doet een beetje voorwaartse spanning ontstaan over de diode, het weze dan een lichtgevende of niet.

[Bericht gewijzigd door Paulinha_B op maandag 17 februari 2025 16:54:35 (18%)]

Op maandag 17 februari 2025 16:01:53 schreef RikR:
In een open-circuit is er geen spanningsval over een passief component zoals de weerstand. Dat is mij duidelijk. Maar bij een halfgeleider als de LED raak ik nu het spoor bijster.

Hola. Om te kunnen meten moet er stroom door je meter lopen. Die loopt ook door die weerstand, er is dus spanningsval over die weerstand.

Maaaaar: de stroom die door een goede spanningsmeter loopt, is zo klein mogelijk. (Bij een ideale spanningsmeter, die niet bestaat, is het nul). Je multimeter zal ongeveer 10 M Ω zijn (als ik mijn brymen 257s op volts zet en een andere multimeter op ohms, en ze op elkaar aansluit, meet ik 11.14 M . De brymen geeft dan 2.62 V aan trouwens. Weer een andere multimeter meet 11.1 M en de brymen geeft 0.53V aan. _{bonuspunten voor wie weet welke multimeters dat dan zijn - geintje .}).

Er loopt dus zo’n 0.7 uA, wat zo’n 0,7 mV aan spanningsval over de 1k weerstand geeft. Met 3 cijfers achter de komma zie je dus nèt wel of nèt niet het laatste getalletje veranderen op de brymen b257s.Edit: hij geeft 2 cijfers achter de comma in deze situatie, dus je ziet niks.

Over een diode of LED zal meer spanning vallen bij diezelfde 0.7 uA stroom erdoor. Blijkbaar 1.6V bij jouw led.

Met de led reverse biased meet je geen spanningsval over de led, dat vind ik interessant wat dat kan ik ook niet snel verklaren, ik zou verwachten dat de led dan spert/zich uiterst hoogohmig gedraagt en juist veeeel spanningsval zou hebben. Waardoor je in de 2e situatie (met reverse biased diode) van A naar C juist bijna nul volt meet of de schakelaar nu open of dicht is. Of is dat wat je bedoeld? (Is die 0,03 V de spanning tussen C en E of tussen A en C?). Als de spanning tussen A en C “bijna nul” is gedraagt het zich wel hoe ik verwacht.

Hum. Ik heb hetzelfde model multimeter… ik breadboard het wel even met een willekeurige led.

Edit: precies, over de reverse biased led valt alle spanning, en tussen a en c meet ik dus 0.000.

Ik dacht ook even aan de meetstroom maar zette dat idee opzij omdat dergelijke "valse" meetuitslag niet had verwacht. Goeie leerschool dit, dat wel dus ha ha ha

Ik kom asap terug op jullie bevindingen. Dank je wel.

VRAAG: zou je met een oscilloscoop ook een voltage-drop aflezen vanwege de oscilloscoop zelf?

[Bericht gewijzigd door RikR op maandag 17 februari 2025 17:02:05 (18%)]

Net even getest: bij erop schijnen met een lamp wekt de (rode) led hier ongeveer 1.6v op...

Oeh, ik had aan dat effect helemaal niet gedacht. En nog minder zou ik verwacht hebben dat het zo uitgesproken kan zijn.

Alleen: de topicstarter meldt gelijkaardige fenomenen met een niet lichtuitstralende diode - 300 mV over een 2N4248* - zou die misschien nog wel lichtopnemend kunnen zijn? Doekje over leggen?

* mogelijke typo voor 1N4148?

[Bericht gewijzigd door Paulinha_B op maandag 17 februari 2025 17:15:51 (13%)]

Quasi alle overgangen in een diode of tor zijn lichtgevoelig. Zeker dioden in een doorzichtige glazen behuizing.
Lang geleden een bc109 (metal can) opengemaakt, bovenzijde afgevijld, en de warmte geleidende pasta eruit geprutst. Dan had ik een lichtgevoelig element.

Nooit de spanning gemeten, was gewoon een probeersel.

/edit Zelfs 1 van de eerste reeksen van de Raspberry Pi had last van lichtgevoeligheid. Wel "sterk" licht. Bij het nemen van foto's met flash, kon de processor van streek raken. De plastiek van de behuizing liet een deel van het licht door.

/Edit again 't was niet de RPI processor zelf maar 1 van de andere chip's
https://hackaday.com/2015/02/08/photonic-reset-of-the-raspberry-pi-2/

In goedkope 'zelf lerende' AB's wordt de IR led ook vaak gebruikt om in te leren door 'm als IR ontvanger te schakelen...

* mogelijke typo voor 1N4148?

Sorry, inderdaad type, is 1N4148

Op maandag 17 februari 2025 16:54:14 schreef Lucky Luke:
[...]
Of is dat wat je bedoeld? (Is die 0,03 V de spanning tussen C en E of tussen A en C?). Als de spanning tussen A en C “bijna nul” is gedraagt het zich wel hoe ik verwacht.

Edit: precies, over de reverse biased led valt alle spanning, en tussen a en c meet ik dus 0.000.

Die 0.03 Volt meet ik in het2e figuur tussen A en C.

Over die weerstand meting: mijn brymen kan die meetspanning niet tonen, inderdaad te klein.

Op maandag 17 februari 2025 16:41:32 schreef Arco:
Houdt er rekening mee dat een led ook omgekeerd werkt: bij (sterk) erop vallend licht gaat 'ie spanning leveren. (weliswaar weinig, maar toch...)

Nagemeten.
Wanneer ik de boel verduister dan blijft de meting in figuur 1 gelijk maar in figuur 2 (reverse biased) valt de spanning weg van 0.23 Volt naar 0 Volt.

EDIT 1: ik meet die laatste nog even na, want waar die 0.23 Volt ineens vandaan komt?
EDIT 2: klopt toch die laatste meting. In de opening van topic sprak ik over 0.03 Volt. Of ik had een 0 teveel genoteerd of tijdens die allereerste meeting viel minder licht op de LED. Want als ik LED buig naar de lichtbron dan schiet de spanning omhoog.

Over de lichtgevoeligheid van deze LEDs waardoor de spanning stijgt.
Ik kan me zo voorstellen dat iemand zich een breuk zoekt naar een verklaring waarom bijvoorbeeld een Schottky diode gaat geleiden wanneer deze omring wordt door lichtgevoelige componenten

Op maandag 17 februari 2025 17:27:00 schreef eSe:
Quasi alle overgangen in een diode of tor zijn lichtgevoelig. Zeker dioden in een doorzichtige glazen behuizing.
Lang geleden een bc109 (metal can) opengemaakt, bovenzijde afgevijld, en de warmte geleidende pasta eruit geprutst. Dan had ik een lichtgevoelig element.

Mijn OC71 had een zwart geverfde plastic behuizing.
Nadat ik de verf van de ronde top afgekrabt had had ik een lichtgevoelige halfgeleider.
De transistor zelf zat in vaseline of soortgelijke half matte pasta.

Op maandag 17 februari 2025 17:13:38 schreef Paulinha_B:
Oeh, ik had aan dat effect helemaal niet gedacht. En nog minder zou ik verwacht hebben dat het zo uitgesproken kan zijn.

Alleen: de topicstarter meldt gelijkaardige fenomenen met een niet lichtuitstralende diode - 300 mV over een 2N4248* - zou die misschien nog wel lichtopnemend kunnen zijn? Doekje over leggen?

* mogelijke typo voor 1N4148?

Maak je maar geen zorgen. Ook een 1N4148 zendt licht uit, maar dan in het infrarood of diep infrarood. Heeft iets met quantummechanica te maken maar daar was ik niet zo goed in.
Als je een handig ledje bouwt die straalt in de 2,4GHz range ipv rood, groen of geel dan kan je de magnetronbuis in je magnetron vervangen door jouw uitgevonden ledje.

Ik heb zojuist een aantal LEDs (oranje, rood, groen, groot en klein) doorgemeten met een flinke lamp erboven. De 1.6 Volt uitslag van Arco kom ik niet tegen in mijn verzameling.

De originele groene LED is (toevallig) de enige die een flinke uitslag van 0.3 Volt afgeeft. Een andere groene LED geeft hooguit 4mV.

Wat mij nu wel opvalt is dat wanneer ik deze laatste groene LED (die van 4mV uitslag) in het circuit van figuur 1 zet, dan is V-AC 5.8V ipv de 6.3V uit de originele opstelling van figuur 1. Dus de spanningsval is in dat geval 0.5V groter geworden, totaal 2Volt nu.

Zoals eerder gemeld heeft het afdekken tegen licht in figuur 1 geen effect, de gemeten spanning blijft hetzelfde.

Ik ga er vanuit dat de situatie in figuur 1 dus alleen maar wordt veroorzaakt door de meetspanning van multimeter zelf, zoals eerder al is aangegeven door sommigen.

Overige info:
Overigens brandt de eerste groene LED rond de 2.1 Volt maar begint al flauw te branden bij 1.8 Volt; de tweede brandt direct rond de 2.3 Volt.

Bedankt allen voor het meedenken

Er spelen hier veel variabelen. Het type/merk led, de inwendige weerstand van de multimeter, de lekstroom door de led, soort en hoeveelheid licht die er op valt, etc. Dit geldt ook voor diodes. Als je de spanning meet op de cathode van een diode tegen massa (dus circuit met open schakelaar) dan krijg je nog vreemdere effecten. Als jij een toevallig een BM869s hebt, die heeft een >1Gohm weerstand tot in de 10V range en dan gaat de diode niet open maar ga je de "statische veld spanning" meten (Of hoe je dat moet noemen) omdat de diode niet gaat geleiden wat hij bij 10M wel doet.

Op maandag 17 februari 2025 19:47:25 schreef RikR:
Ik ga er vanuit dat de situatie in figuur 1 dus alleen maar wordt veroorzaakt door de meetspanning van multimeter zelf, zoals eerder al is aangegeven door sommigen.

Nee, dat is niet zo. De meter zet geen 'meetspanning' op de schakeling als je spanning meet.

Wat er aan de hand is is volmaakt normaal: je sluit een diode (de led) via een weerstand (de meter, 10 MΩ, plus nog 1k maar die is te verwaarlozen) op een spanningsbron waarvan de spanning hoger is dan de doorlaatspanning van de diode.
Er moét dus wel stroom gaan lopen. Want als er géén stroom zou lopen, dan zou de spanning op de diode (de led) dus hoger zijn dan zijn doorlaatspanning... zodat er stroom moet lopen.

Je zou nu ouderwets de belastingslijn en de ledkarakteristiek kunnen tekenen, en op het snijpunt de ledspanning en -stroom af kunnen lezen. Voor een rood ledje waarvan ik toevallig de datasheet vond, kom je dan op ruim 1,5 V en iets van 0,6 µA. Bij jouw led blijkt het zo'n 1,6 V te zijn.

Over de meter staat natuurlijk de rest van de spanning. Bij 1,5 V over de led zou de meter dus 6,2 V moeten aanwijzen; bij 1,6 V over de led wijst de meter 6,1 V aan, etc.

--
Met de led in sperrichting loopt er véél minder stroom (vandaar 'sper'), zodat praktisch alle spanning over de led valt en de meter niets aanwijst.

--
Overigens zou je met een gewone diode precies hetzelfde zien, afgezien van de lagere doorlaatspanning.

e: Misschien denk je dat de grafiek niet klopt, en dat de doorlaatspanning veel hoger zou moeten liggen. Maar we werken met een stroom van minder dan een microampere. De gebruikelijke grafieken werken met ettelijke milliamperes. Met lineaire schalen lijkt de 'knie' dan meer naar rechts te liggen. Met een logaritmische Y-as krijg je bij de stromen waarover we het hier hebben helemaal geen 'knie', maar een tamelijk rechte lijn.

Op maandag 17 februari 2025 22:42:26 schreef Frederick E. Terman:
[...]
Nee, dat is niet zo. De meter zet geen 'meetspanning' op de schakeling als je spanning meet.

Wat er aan de hand is is volmaakt normaal: je sluit een diode (de led) via een weerstand (de meter, 10 MΩ, plus nog 1k maar die is te verwaarlozen) op een spanningsbron waarvan de spanning hoger is dan de doorlaatspanning van de diode.
Er moét dus wel stroom gaan lopen. Want als er géén stroom zou lopen, dan zou de spanning op de diode (de led) dus hoger zijn dan zijn doorlaatspanning... zodat er stroom moet lopen.

Frederique, in het stukje hierboven maak je geen vermelding van de open-switch in mijn figuur 1. Ik krijg de indruk dat je een gesloten-circuit bespreekt. Er kan geen stroom lopen want de schakelaar staat open. Of ik mis de essentie van je bijdrage, dat kan natuurlijk.

Er is een nog niet aangehaalde reden waarom je mogelijk spanning meet over een diode (uit circuit)
In de lucht is er steeds een 50Hz E-bromveld veroorzaakt door alle AC voerende draden om ons heen. De sterkte daarvan hangt dus sterk af van de plaats waar je bent.

dit bromveld induceert AC spanning in je meetdraden. (in de stand DC geeft dit geen uitslag op de meter, in AC wel)
die bromspanning wordt gelijkgericht door de diode, en zodus meet je een zekere DC spanning over de diode ten gevolge van dit E veld.

Staat je meter niet toevallig op diodestand?

Want als je in sper niks meet op gelijkspanningsstand dan klopt er ergens iets niet, ik verwacht dan -1,6V op de meter.

Op dinsdag 18 februari 2025 13:54:36 schreef RikR:
figuur 1. Er kan geen stroom lopen want de schakelaar staat open.

Er loopt wel een stroom wanneer je meet tussen V-ac omdat je voltmeter een inwendige weerstand heeft van 10 Mega Ohm die tussen de meetpennen zit.
Dus overal waar je in het circuit meet belast je het circuit tussen die twee meetpunten met een 10 Mega Ohm weerstand die zoals gezegd in je meter tussen de meetpennen zit en daar loopt een stroom door hoe klein die ook is en die stroom veroorzaakt een spanningsval over de inwendige weerstand tussen de meetpennen van de voltmeter en die spanningsval geeft de voltmater dan op het display weer.

Bobosje, ooooh scherp, het klopt als de topicstarter tussen a en c meet en dan de LEDspanning berekent en niet gewoon over de LED meet zoals bijna ieder ander hier zou doen.