В зависимост от техните електрически характеристики, материалите се категоризират като проводници, Полупроводници , и Изолатори. Проводниците са материали, които могат лесно да провеждат електричество. За разлика от тях, материалите, които не могат да провеждат електричество, са категоризирани като изолатори. Характеристиките на полупроводниковите материали са между проводниците и изолаторите. Докато работят с изолатори, изследователите са забелязали, че материалът на изолатора може да се държи като проводник, когато към тях се прилага определено количество електричество. Това явление беше наречено Breakdown и минималното напрежение, при което това се случва, е известно като Breakdown Voltage. Тези нива на напрежение са различни за различните материали и също зависят от техните физични свойства.
Какво е напрежение на пробив?
Пробивното напрежение е характеристиката на изолационните материали. Минималното ниво на напрежение, при което изолаторът започва да се държи като проводник и провежда електричество, е известно като „напрежение на пробив“. Известно е също като диелектричната якост на материала.
Провеждане на електричество е възможно само когато в материалите има подвижни електрически заряди. Изолаторите не могат да провеждат електричество, тъй като в тях няма безплатни мобилни електрически заряди. Когато се използва потенциална разлика през изолатора, той не провежда никакво електричество.
Когато стойността на приложената потенциална разлика се увеличи над определени нива, някои електронни двойки се разбиват и процесът на йонизация започва в материала. Това води до образуването на свободни подвижни електрони. Тези мобилни заряди започват да се движат от положителния край към отрицателния край, причинявайки потока на електричество.
По този начин изолаторът започва да провежда електричество и се държи като проводник. Този процес е известен като електрическо разпадане на материала и минималното напрежение, при което започва това явление, е известно като „напрежение на пробив на материала“. Това ниво на напрежение варира за различните видове материали в зависимост от състава на материала, формата, размера и дължината на материала между електрическите контакти. Стойността на пробивното напрежение на даден материал от производителите обикновено е средната стойност на напрежението на пробив.
Диодно пробивно напрежение
Диодите са полупроводници и техните електрически свойства са между тези на проводниците и изолаторите. A PN свързващ диод се формира с помощта на P-type и N-type материал. PN свързващите диоди съдържат честотна лента, през която се извършва обмен на носители на заряд. Когато се прилага пристрастие напред, токът тече в посока напред и се извършва проводимост. Когато се прилага обратното отклонение, не трябва да се провежда проводимост. Но поради наличието на малцинствени носители на заряд, през диода протича малък обратен ток, известен като ток на утечка.
Поради протичането на обратен ток ширината на преградната преграда се увеличава. Когато това приложено напрежение на обратното отклонение се увеличава постепенно в определен момент, може да се наблюдава бързо нарастване на обратния ток. Това е известно като разбивка на Junction. Съответното приложено обратно напрежение в този момент е известно като Напрежение на пробив на PN диода за свързване . Това е известно още като Напрежение на обратното разбиване .
Диод с обратен предубеден PN-съединител
Същественият фактор за определяне на напрежението на пробив на диода е неговата концентрация на легиране. Превишаването на това ниво на напрежение води до експоненциално нарастване на тока на изтичане на диода. При повреда на диод може да се наблюдава прегряване. Така че, при работа с обратни напрежения се използват радиатори и външни резистори.
Пробивно напрежение на ценеровия диод
Ценеровите диоди се използват като основни градивни елементи в електронни схеми . Популярно се използват за осигуряване на еталонно напрежение на електронните вериги. Те са проектирани да работят в зоните на повреда на диода.
Ценеровите диоди са силно диоди, които могат да работят надеждно в регионите с обратен наклон. Тук разбивката се осъществява поради ефекта на Zener. В ефекта на Zener, когато електрическото поле на обратното пристрастие P-N диод се увеличава, се извършва тунелиране на валентните електрони в проводимата зона. Това води до увеличаване на малцинствените носители на заряд, като по този начин увеличава обратния ток. Това явление е известно като Zener ефект и минималното напрежение, при което този феномен започва, е известно като Разбивка на Zener волтаж.
Разбивка на лавина
При леко допиран диод се получава разпадане поради ефекта на лавина. Тук в ефекта на лавината, когато диодът работи в обратен отклонение поради увеличеното електрическо подаване, малцинствените носители на заряд получават кинетична енергия и се сблъскват с двойките електрон-дупка, като по този начин прекъсват тяхната ковалентна връзка и създават нови мобилни носители на заряд. Това увеличение на броя на малцинствените носители на заряд води до увеличаване на обратния ток, причиняващ повреда. Тук напрежението на пробив е известно като Нарушаващо напрежение на лавина .
Разбивка в Zener-Diode
Пробивното напрежение на общодостъпното Ценеров диод варира между 1.2V до 200V. Ценеровият диод показва контролирана повреда и не изисква никакви външни схеми за ограничаване на тока. V-I характеристиките на диода с лавинен пробив се увеличават постепенно, докато за диод със Zener-пробив V-I характеристиките са резки.
Разбивка на твърди вещества, течности и газове
Освен твърди вещества, много газове и течности също имат изолаторни свойства и също се наблюдават явления на разпадане. Минималната диелектрична якост на силиция при стайна температура може да се изчисли, като се използва формулата по-долу.
дбр| = (12 × 105) / (3-дневник (N / 1016.)) V / cm
Въздухът действа и като изолатор при стандартни условия на атмосферно налягане. Разпада се, когато напрежението се повиши над 3.0kv / mm. Пробивните напрежения на газовете могат да бъдат изчислени с помощта на Законът на Пашен . При частични вакуумни условия напрежение на пробив на въздуха намалява. Когато въздухът претърпи пробивна мълния, възниква искри. Тези напрежения са известни още като поразителни напрежения.
The напрежение на пробив на трансформаторното масло е известен също като диелектрична якост. Това е стойността на напрежението, при която се наблюдават искри между два електрода, които са разделени с междина и потопени в трансформаторното масло. Когато в маслото присъстват влага или други проводящи вещества, се наблюдават по-ниски стойности на напреженията на пробив. Минималната диелектрична якост на идеалното трансформаторно масло е 30KV.
Разпадането може да се наблюдава и в кабели, които носят ток. Пробивното напрежение на кабела зависи от наличието на влага около него, времето на подаване на напрежение и работната температура на кабелите. Какво е минималното напрежение на пробив на a Ценеров диод ?
