Innhold
- Nedbrytningsspenningen
- Dioder og halvledere
- isolatorer
- Beregner fordelingsspenningen på luften per tomme
Et elektrisk felt er et område i rommet rundt en ladet partikkel som utøver en kraft på andre ladede partikler. Retningen til dette feltet er retningen på kraften feltet ville utøve på en positiv testelektrisk ladning. Styrken til det elektriske feltet er volt per meter (V / m). Teknisk sett leder ikke isolatorer strøm, men hvis det elektriske feltet er stort nok, bryter isolatoren og leder strøm.
Dette kan noen ganger sees på som en elektrisk utladning eller lysbue i luften mellom de to elektrodene. Nedbrytningsspenningen til en gass kan beregnes fra Paschens Law. Fysikken er forskjellig for halvledende dioder der nedbrytningsspenningen er det punktet der enheten begynner å lede i revers-forspenningsmodus.
Nedbrytningsspenningen
Dioder og halvledere
Dioder er vanligvis laget av halvledende krystaller, vanligvis silisium eller germanium. Urenheter tilsettes for å skape et område med negative ladningsbærere (elektroner) på den ene siden og skape en halvleder av n-typen, og positive ladningsbærere (hull) for å lage en halvleder av p-type på den andre.
Når materialene av p-typen og n-typen bringes sammen, skaper en øyeblikkelig ladningsstrøm et tredje område eller et utarmingsområde der ingen ladningsbærere er til stede. En strøm strømmer når en tilstrekkelig høyere potensialforskjell blir påført p-siden enn n-siden.
En diode har vanligvis en høy motstand i motsatt retning og tillater ikke elektroner å strømme i denne omvendt partiske modus. Når bakspenningen når en viss verdi, synker denne motstanden og dioden leder i revers-forspent modus. Potensialet dette skjer ved kalles spenningsammenbrudd.
isolatorer
I motsetning til ledere, har isolatorer elektroner som er tett bundet til atomene deres, som motstår fri elektronstrøm. Kraften som holder disse elektronene på plass er ikke uendelig, og med nok spenning kan disse elektronene få nok energi til å overvinne disse bindingene, og isolatoren blir en leder. Terskelspenningen som dette oppstår er kjent som nedbrytningsspenningen eller dielektrisk styrke. I en gass bestemmes nedbrytningsspenningen av Paschens Law.
Paschens Law er en ligning som gir nedbrytningsspenningen som en funksjon av atmosfæretrykk og gaplengde og er skrevet som
Vb = bpd/]
hvor Vb er likestrømsfordelingsspenningen, p er trykket på gassen, d er avstanden i meter, EN og B er konstanter som er avhengige av den omkringliggende gassen, og γSE er den sekundære elektronutslippskoeffisienten. Den sekundære elektronutslippskoeffisienten er punktet der innfallende partikler har nok kinetisk energi til at når de treffer andre partikler, induserer de utslipp av sekundære partikler.
Beregner fordelingsspenningen på luften per tomme
Et tabell for nedbrytningsspenning for luftgap kan brukes til å slå opp spenningsfordelingen for eventuell gass. Der en referansehåndbok ikke er tilgjengelig, kan beregningen av dielektrisk styrke for to elektroder atskilt med en tomme (2,54 cm) beregnes ved å bruke Paschens Law hvor
EN = 112,50 (kPacm)−1
B = 2737,50 V / (kPa.cm)-1
γSE = 0.01
P = 101,325 Pa
Å trekke disse verdiene inn i likningen ovenfor gir
Vb = (2737.50 × 101,325 × 2.54 × 10-2)/
Det følger at
Vb = 20,3 kV
Fra tekniske og fysiske tabeller forventes det typiske området for nedbrytningsspenning i luft å være 20 kV til 75 kV. Det er andre faktorer som påvirker nedbrytningsspenningen i luft, for eksempel fuktighet, tykkelse og temperatur, derav det brede området.