Glede na svoje električne lastnosti so materiali kategorizirani kot vodniki, Polprevodniki in izolatorji. Vodniki so materiali, ki lahko enostavno prevajajo elektriko. Nasprotno pa so materiali, ki ne morejo prevajati električne energije, uvrščeni med izolatorje. Značilnosti polprevodniških materialov so med vodniki in izolatorji. Med delom z izolatorji so raziskovalci opazili, da je mogoče izolacijski material narediti tako, da se obnaša kot prevodnik, kadar se nanje nanaša določena količina električne energije. Ta pojav so poimenovali Breakdown in najmanjša napetost, pri kateri se to zgodi, je znana kot Breakdown Voltage. Te napetostne ravni so različne za različne materiale in so odvisne tudi od njihovih fizikalnih lastnosti.
Kaj je napetost okvare?
Napetost razbijanja je značilnost materialov izolatorja. Najnižja raven napetosti, pri kateri se izolator začne obnašati kot prevodnik in prevaja električno energijo, je znana kot 'napetost razbijanja'. Znana je tudi kot dielektrična trdnost materiala.
Izvajanje elektrika je mogoča le, če so v materialih mobilni električni naboji. Izolatorji ne morejo prevajati električne energije, ker v njih ni brezplačnih mobilnih električnih polnil. Ko na izolatorju uporabimo potencialno razliko, ta ne prevaja električne energije.
Ko se vrednost uporabljene potencialne razlike poveča preko določenih ravni, se nekaj elektronskih parov pretrga in v materialu se začne postopek ionizacije. To vodi do tvorbe prostih mobilnih elektronov. Ti mobilni naboji se začnejo premikati s pozitivnega na negativni konec, kar povzroča pretok električne energije.
Tako izolator začne prevajati elektriko in se obnaša kot prevodnik. Ta postopek je znan kot električna razgradnja materiala, minimalna napetost, pri kateri se ta pojav začne, pa je znana kot 'napetost razgradnje materiala'. Ta napetost se razlikuje za različne vrste materialov, odvisno od sestave materiala, oblike, velikosti in dolžine materiala med električnimi kontakti. Vrednost napetosti razgradnje materiala, ki jo navedejo proizvajalci, je običajno vrednost povprečne napetosti razgradnje.
Napetost razgradnje diode
Diode so polprevodniki njihove električne lastnosti pa ležijo med lastnostmi vodnikov in izolatorjev. A PN spojna dioda je oblikovan z uporabo materialov tipa P in N. PN-spojne diode vsebujejo pasovno širino, skozi katero poteka izmenjava nosilcev naboja. Ko se uporabi prednaklon, tok teče v smeri naprej in poteka prevod. Ko se uporabi obratna pristranskost, ne sme priti do prevodnosti. Toda zaradi prisotnosti manjšinskih nosilcev naboja skozi diodo teče majhen povratni tok, znan kot uhajalni tok.
Zaradi pretoka povratnega toka se širina prehodne pregrade poveča. Ko se ta uporabljena napetost vzvratne pristranskosti v določeni točki postopoma poveča, lahko opazimo hiter porast povratnega toka. To je znano kot Junction breakdown. Ustrezna povratna napetost na tej točki je znana kot Napetost razpada PN-spojne diode . To je znano tudi kot Napetost povratne okvare .
Reverzno-pristranska-PN-spojna dioda
Bistveni dejavnik za določitev razgradne napetosti diode je njena koncentracija dopinga. Prekoračitev te napetosti povzroči eksponentno povečanje toka uhajanja diode. Ko pride do okvare diode, lahko opazimo pregrevanje. Torej, pri delovanju z obratnimi napetostmi se uporabljajo hladilniki in zunanji upori.
Napačna napetost Zenerjeve diode
Zenerjeve diode se uporabljajo kot osnovni gradniki v elektronska vezja . Popularno se uporabljajo za zagotavljanje referenčne napetosti elektronskih vezij. Zasnovani so tako, da delujejo v območjih razgradnje diode.
Zener diode so močno diode, ki lahko zanesljivo delujejo v obratno pristranskih regijah. Tu pride do razčlenitve zaradi Zenerjevega učinka. V Zenerjevem učinku, ko je električno polje vzvratno pristransko Dioda P-N se poveča tuneliranje valentnih elektronov v prevodni pas. To vodi do povečanja manjšinskih nosilcev naboja in s tem povečanja povratnega toka. Ta pojav je znan kot Zenerjev učinek, najnižja napetost, pri kateri se ta pojav začne, pa je znana kot Zenerjeva razčlenitev Napetost.
Razčlenitev plazov
Pri rahlo dopirani diodi pride do okvare zaradi učinka plazu. Tu v efektu Avalanche, ko dioda deluje v obratni smeri zaradi povečanih električnih vložkov, manjšinski nosilci naboja pridobijo kinetično energijo in trčijo z pari elektronskih lukenj, s čimer prekinejo svojo kovalentno vez in ustvarijo nove mobilne nosilce naboja. To povečanje števila manjšinskih nosilcev naboja povzroči povečanje povratnega toka, ki povzroči okvaro. Tu je napetost okvare znana kot Napetost propada plazov .
Razčlenitev v Zener-diodi
Razčlenitvena napetost splošno dostopne Zenerjeva dioda se giblje med 1,2 V in 200 V. Zenerjeva dioda kaže nadzorovano okvaro in ne zahteva nobenega zunanjega vezja za omejevanje toka. Karakteristike V-I diode s plazovito okvaro se postopoma povečujejo, medtem ko so za diode z Zenerjevo okvaro lastnosti V-I ostre.
Razčlenitev trdnih snovi, tekočin in plinov
Številni plini in tekočine imajo poleg trdnih snovi tudi izolacijske lastnosti in so tudi izpostavljeni pojavom razgradnje. Najnižjo dielektrično trdnost silicija pri sobni temperaturi lahko izračunamo po spodnji formuli.
ebr| = (12 × 105.) / (3-dnevnik (N / 1016.)) V / cm
Zrak deluje tudi kot izolator pri običajnih atmosferskih tlakih. Razbije se, ko napetost naraste preko 3,0 kv / mm. Razčlenitvene napetosti plinov lahko izračunamo z uporabo Paschenov zakon . V pogojih z delnim vakuumom napetost okvare zraka zmanjšuje. Ko v zraku pride do razbitja strele, pride do iskrenja. Te napetosti so znane tudi kot presenetljive napetosti.
The napetost okvare transformatorskega olja je znan tudi kot dielektrična trdnost. To je vrednost napetosti, pri kateri med dvema elektrodama, ki sta ločeni z režo in potopljeni v transformatorsko olje, opazimo iskre. Kadar so v olju prisotne vlaga ali druge prevodne snovi, opazimo nižje vrednosti odpornih napetosti. Najmanjša dielektrična trdnost idealnega transformatorskega olja je 30KV.
Okvaro lahko opazimo tudi pri kablih, ki prenašajo tok. Napetost okvare kabla je odvisna od prisotnosti vlage okoli njega, časa uporabe napetosti in delovne temperature kablov. Kolikšna je najmanjša napetost okvare a Zenerjeva dioda ?
