Съдържание
- Пробивното напрежение
- Диоди и полупроводници
- Изолатори
- Изчисляване на пробивното напрежение на въздуха на инч
Електрическото поле е област от пространство около заредена частица, която упражнява сила върху други заредени частици. Посоката на това поле е посоката на силата, която полето би упражнило върху положителен пробен електрически заряд. Силата на електрическото поле е волт на метър (V / m). Технически изолаторите не провеждат електричество, но ако електрическото поле е достатъчно голямо, изолаторът се разрушава и провежда електричество.
Това понякога може да се разглежда като електрически разряд или дъга във въздуха между двата електрода. Напрежението на пробив на газ може да се изчисли от Закон за Пашенс. Физиката е различна за полупроводникови диоди, където напрежението на разрушаване е точката, в която устройството започва да се провежда в режим на обратното отклонение.
Пробивното напрежение
Диоди и полупроводници
Диодите обикновено са изработени от полупроводникови кристали, обикновено силиций или германий. Добавят се примеси, за да се създаде област от носители на отрицателен заряд (електрони) от едната страна, създаваща полупроводник n-тип, и носители на положителни заряди (дупки), за да се направи п-тип полупроводник от другата.
Когато материалите от p-тип и n-тип се обединят, моментният заряден поток създава трета област или област на изчерпване, където няма носители на заряд. Ток тече, когато към p-страната се прилага достатъчно по-голяма потенциална разлика, отколкото n-страната.
Диодът обикновено има голямо съпротивление в обратна посока и не позволява на електроните да текат в този режим с обратно изместване. Когато обратното напрежение достигне определена стойност, това съпротивление спада и диодът провежда в режим с обратно изместване. Потенциалът, при който това се случва, се нарича напрежение на пробив.
Изолатори
За разлика от проводниците, изолаторите имат електрони, които са плътно свързани с техните атоми, което се съпротивлява на свободния поток на електрон. Силата, която държи тези електрони на място, не е безкрайна и с достатъчно напрежение тези електрони могат да получат достатъчно енергия, за да преодолеят тези връзки и изолаторът се превръща в проводник. Праговото напрежение, при което това се случва, е известно като пробивно напрежение или диелектрична якост, В газ, пробивното напрежение се определя от Закон за Пашенс.
Законът на Пашенс е уравнение, което дава напрежението на пробив като функция от атмосферното налягане и дължината на празнината и се записва като
Vб = BPD/]
където Vб е постояннотоковото напрежение, р е налягането на газа, д е разстоянието на пролуката в метри, А и B са константи, които зависят от околния газ, и γсебе си е коефициентът на вторична електронна емисия. Коефициентът на вторична електронна емисия е точката, в която падащите частици имат достатъчно кинетична енергия, че когато ударят други частици, те индуцират излъчването на вторични частици.
Изчисляване на пробивното напрежение на въздуха на инч
Таблица за напрежение на пробив на въздушна междина може да се използва за търсене на напрежението на пробив на всеки газ. Когато не е наличен референтен наръчник, изчисляването на диелектричната якост за два електрода, разделени от един инч (2,54 см), може да се изчисли, като се използва законът на Пашенс, където
А = 112.50 (kPacm)−1
B = 2737,50 V / (kPa.cm)-1
γсебе си = 0.01
P = 101,325 Pa
Включването на тези стойности в горното уравнение дава
Vб = (2737.50 × 101,325 × 2.54 × 10-2)/
Следва, че
Vб = 20,3 kV
От инженерните и физическите таблици се очаква типичният диапазон за напрежението на пробив във въздуха да бъде от 20 kV до 75 kV. Има и други фактори, които влияят на напрежението на разрушаване във въздуха, например влажност, дебелина и температура, оттук и широкия диапазон.