Avhengig av deres elektriske egenskaper, kategoriseres materialer som ledere, Halvledere , og isolatorer. Ledere er materialer som lett kan lede strøm. I motsetning til dette kategoriseres materialene som ikke kan lede elektrisitet som isolatorer. Egenskapene til halvledermaterialer ligger mellom ledere og isolatorer. Mens de arbeider med isolatorer, har forskere observert at isolatormateriale kan få seg til å oppføre seg som en leder når en viss mengde strøm påføres dem. Dette fenomenet ble kalt Breakdown, og den minste spenningen som dette skjer er kjent som Breakdown Voltage. Disse spenningsnivåene er forskjellige for forskjellige materialer og avhenger også av deres fysiske egenskaper.
Hva er en sammenbruddsspenning?
Nedbrytningsspenning er karakteristikken for isolasjonsmaterialer. Det minste spenningsnivået der en isolator begynner å oppføre seg som en leder og leder elektrisitet, er kjent som 'Breakdown Voltage'. Det er også kjent som materialets tykkelse.
Ledning av elektrisitet er bare mulig når det er mobile elektriske ladninger i materialene. Isolatorer kan ikke lede strøm fordi det ikke er noen gratis mobile elektriske ladninger i dem. Når en potensiell forskjell påføres over isolatoren, fører den ikke strøm.
Når verdien av den anvendte potensialforskjellen økes utover visse nivåer, brytes noen elektronpar og ioniseringsprosessen starter i materialet. Dette fører til dannelsen av gratis mobile elektroner. Disse mobilavgiftene begynner å bevege seg fra den positive enden mot den negative enden og forårsaker strøm av strøm.
Dermed begynner isolatoren å lede strøm og oppfører seg som en leder. Denne prosessen er kjent som elektrisk sammenbrudd av materialet, og den minste spenningen som fenomenet begynner med, er kjent som 'materialets sammenbruddsspenning'. Dette spenningsnivået varierer for forskjellige typer materialer, avhengig av materialets sammensetning, form, størrelse og lengde på materialet mellom elektriske kontakter. Verdien for sammenbruddsspenning for et materiale gitt av produsentene er vanligvis gjennomsnittsverdien for sammenbrudd.
Diode spenning
Dioder er halvledere og deres elektriske egenskaper ligger mellom ledere og isolatorer. EN PN-kryssdiode er dannet ved hjelp av et P-type og N-type materiale. PN-kryssdioder inneholder et båndgap som utveksling av ladebærere skjer gjennom. Når en forspenning påføres, strømmer strømmen i fremoverretningen og ledningen finner sted. Når det brukes omvendt skjevhet, skal ingen ledning finne sted. Men på grunn av tilstedeværelsen av minoritetsladere, strømmer en liten motstrøm gjennom dioden kjent som lekkasjestrøm.
På grunn av strømmen av omvendt strøm øker bredden på kryssbarrieren. Når denne påførte omvendte forspenningen økes gradvis på et bestemt tidspunkt, kan en rask økning i omvendt strøm observeres. Dette kalles sammenbrudd i krysset. Den tilsvarende påførte reversspenningen på dette punktet er kjent som Nedbrytningsspenning til PN-kryssdioden . Dette er også kjent som Omvendt sammenbruddsspenning .
Revers-Bias-PN-Junction-Diode
Den viktigste faktoren for å bestemme diodes sammenbruddsspenning er dopingkonsentrasjonen. Å overskride dette spenningsnivået forårsaker den eksponensielle økningen i diodeens lekkasjestrøm. Når en diode går i stykker, kan overoppheting observeres. Så når du arbeider med omvendt spenning, brukes varmeavleder og eksterne motstander.
Nedbrytningsspenning til Zener Diode
Zener-dioder brukes som grunnleggende byggesteiner i elektroniske kretser . De brukes ofte til å gi en referansespenning til de elektroniske kretsene. De er designet for å fungere i diodeens nedbrytningsregioner.
Zener-dioder er tungt dioder som kan fungere pålitelig i de omvendte forspente områdene. Her skjer sammenbrudd på grunn av Zener-effekten. I Zener-effekten når det elektriske feltet for revers-forspent P-N-diode økes, tunneleringen av valenselektronene inn i ledningsbåndet finner sted. Dette fører til en økning i minoritetsladningsbærerne og derved øker omvendt strøm. Dette fenomenet er kjent som Zener-effekten, og den minste spenningen som dette fenomenet begynner med er kjent som Zener sammenbrudd Spenning.
Skred sammenbrudd
I lett dopet diode finner sammenbrudd på grunn av lavineeffekten. Her i lavinen-effekten, når en diode drives i omvendt forspenning på grunn av økt elektrisk arkivering, får minoritetsladningsbærerne kinetisk energi og kolliderer med elektronhullparene, og bryter derved deres kovalente binding og skaper nye mobile ladningsbærere. Denne økningen i antall minoritetsladere fører til en økning i omvendt strøm og forårsaker sammenbrudd. Her er sammenbruddsspenningen kjent som Skredspenning .
Innbrudd i Zener-diode
Nedbrytningsspenningen til det vanlig tilgjengelige Zener-diode varierer mellom 1,2V og 200V. Zener-diode har en kontrollert sammenbrudd og krever ingen eksterne kretser for å begrense strømmen. V-I-egenskapene til dioden med snøskrednedbrytning øker gradvis, mens for en diode med Zener-sammenbrudd er V-I-egenskapene skarpe.
Nedbrytning i faste stoffer, væsker og gasser
Foruten faste stoffer, har mange gasser og væsker også isolasjonsegenskaper, og de ser også å gjennomgå nedbrytningsfenomener. Den minste dielektriske styrke av silisium ved romtemperatur kan beregnes ved hjelp av formelen nedenfor.
ebr| = (12 × 105) / (3-logg (N / 1016)) V / cm
Luft fungerer også som en isolator ved standard atmosfæriske trykkforhold. Det går i stykker når spenningen øker utover 3,0kv / mm. Nedbrytningsspenninger av gasser kan beregnes ved hjelp av Paschens lov . Under delvis vakuum er nedbrytningsspenning av luft avtar. Når luft gjennomgår lynnedbryting, oppstår gnistdannelse. Disse spenningene er også kjent som slående spenninger.
De nedbrytningsspenning av transformatorolje er også kjent som det er dielektrisk styrke. Det er spenningsverdien der gnister observeres mellom to elektroder som er atskilt med et gap og nedsenket i transformatoroljen. Når fuktighet eller andre ledende stoffer er tilstede i oljen, observeres lavere verdier av nedbrytningsspenninger. Minimum dielektrisk styrke for den ideelle transformatoroljen er 30KV.
Sammenbruddet kan også observeres i kabler som bærer strøm. Kabels nedbrytningsspenning avhenger av tilstedeværelsen av fuktighet rundt den, tidspunktet for påføring av spenning og arbeidstemperaturen til kablene. Hva er den minste nedbrytningsspenningen til en Zener-diode ?
