ขึ้นอยู่กับลักษณะทางไฟฟ้าของพวกเขาวัสดุถูกจัดประเภทเป็นตัวนำ เซมิคอนดักเตอร์ และฉนวน ตัวนำเป็นวัสดุที่นำไฟฟ้าได้ง่าย ในทางตรงกันข้ามวัสดุที่ไม่สามารถนำไฟฟ้าได้จะถูกจัดประเภทเป็นฉนวน ลักษณะของวัสดุเซมิคอนดักเตอร์อยู่ระหว่างตัวนำและฉนวน ในขณะที่ทำงานกับฉนวนนักวิจัยได้สังเกตว่าวัสดุฉนวนสามารถทำหน้าที่เป็นตัวนำไฟฟ้าได้เมื่อใช้กระแสไฟฟ้าจำนวนหนึ่งกับพวกมัน ปรากฏการณ์นี้มีชื่อว่า Breakdown และแรงดันไฟฟ้าต่ำสุดที่เกิดขึ้นเรียกว่า Breakdown Voltage ระดับแรงดันไฟฟ้าเหล่านี้แตกต่างกันไปสำหรับวัสดุที่แตกต่างกันและขึ้นอยู่กับคุณสมบัติทางกายภาพด้วย
Breakdown Voltage คืออะไร?
Breakdown Voltage เป็นลักษณะของวัสดุฉนวน ระดับแรงดันไฟฟ้าต่ำสุดที่ฉนวนเริ่มทำงานเป็นตัวนำและนำไฟฟ้าเรียกว่า 'Breakdown Voltage' เรียกอีกอย่างว่าความเป็นฉนวนของวัสดุ
การนำของ ไฟฟ้า เป็นไปได้เฉพาะเมื่อมีประจุไฟฟ้าเคลื่อนที่ในวัสดุ ฉนวนไม่สามารถนำไฟฟ้าได้เนื่องจากไม่มีประจุไฟฟ้าเคลื่อนที่ฟรี เมื่อความต่างศักย์ถูกนำไปใช้กับฉนวนจะไม่นำไฟฟ้าใด ๆ
เมื่อค่าของความต่างศักย์ที่ประยุกต์ใช้เพิ่มขึ้นเกินระดับที่กำหนดบางคู่อิเล็กตรอนจะแตกและกระบวนการไอออไนเซชันจะเริ่มขึ้นในวัสดุ สิ่งนี้นำไปสู่การก่อตัวของอิเล็กตรอนเคลื่อนที่อิสระ ประจุไฟฟ้าเคลื่อนที่เหล่านี้เริ่มเคลื่อนจากปลายด้านบวกไปยังปลายด้านลบทำให้เกิดการไหลของกระแสไฟฟ้า
ดังนั้นฉนวนจึงเริ่มนำไฟฟ้าและทำหน้าที่เป็นตัวนำ กระบวนการนี้เรียกว่าการสลายทางไฟฟ้าของวัสดุและแรงดันไฟฟ้าต่ำสุดที่ปรากฏการณ์นี้เริ่มต้นเรียกว่า 'แรงดันพังทลายของวัสดุ' ระดับแรงดันไฟฟ้านี้แตกต่างกันไปสำหรับวัสดุประเภทต่างๆขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของวัสดุรูปร่างขนาดและความยาวของวัสดุระหว่างหน้าสัมผัสทางไฟฟ้า ค่าแรงดันพังทลายของวัสดุที่กำหนดโดยผู้ผลิตมักจะเป็นค่า Average Breakdown Voltage
แรงดันพังทลายของไดโอด
ไดโอดคือ เซมิคอนดักเตอร์ และคุณสมบัติทางไฟฟ้าของพวกมันอยู่ระหว่างตัวนำและฉนวน ก PN ไดโอดแยก ขึ้นรูปโดยใช้วัสดุประเภท P และ N ไดโอดทางแยก PN มี bandgap ซึ่งจะมีการแลกเปลี่ยนตัวพาประจุ เมื่อมีการใช้อคติไปข้างหน้ากระแสจะไหลไปในทิศทางไปข้างหน้าและเกิดการนำกระแส เมื่อใช้อคติย้อนกลับไม่ควรเกิดการนำไฟฟ้า แต่เนื่องจากมีผู้ให้บริการประจุส่วนน้อยกระแสไฟฟ้าย้อนกลับขนาดเล็กจึงไหลผ่านไดโอดที่เรียกว่ากระแสรั่ว
เนื่องจากการไหลของกระแสย้อนกลับทำให้ความกว้างของตัวกั้นทางแยกเพิ่มขึ้น เมื่อแรงดันไบอัสย้อนกลับที่ใช้นี้เพิ่มขึ้นทีละน้อย ณ จุดหนึ่งจะสังเกตเห็นการเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วของกระแสย้อนกลับ สิ่งนี้เรียกว่าการแยกทางแยก แรงดันย้อนกลับที่ใช้ที่สอดคล้องกัน ณ จุดนี้เรียกว่า แรงดันพังทลายของไดโอดทางแยก PN . นี้เรียกอีกอย่างว่า แรงดันพังย้อนกลับ .
Reverse-Biased-PN-Junction-Diode
ปัจจัยสำคัญในการกำหนดแรงดันการสลายของไดโอดคือความเข้มข้นของยาสลบ การเกินระดับแรงดันไฟฟ้านี้จะทำให้กระแสไฟรั่วของไดโอดเพิ่มขึ้น เมื่อไดโอดเสียจะสังเกตเห็นความร้อนสูงเกินไป ดังนั้นเมื่อใช้งานกับฮีตซิงก์แรงดันย้อนกลับและตัวต้านทานภายนอกจะถูกใช้
แรงดันพังทลายของซีเนอร์ไดโอด
ซีเนอร์ไดโอดใช้เป็นส่วนประกอบพื้นฐานใน วงจรอิเล็กทรอนิกส์ . นิยมใช้เพื่อให้แรงดันไฟฟ้าอ้างอิงกับวงจรอิเล็กทรอนิกส์ ได้รับการออกแบบมาเพื่อทำงานในพื้นที่แยกย่อยของไดโอด
ไดโอดซีเนอร์เป็นไดโอดขนาดใหญ่ที่สามารถทำงานได้อย่างน่าเชื่อถือในพื้นที่ที่มีอคติย้อนกลับ รายละเอียดที่นี่เกิดขึ้นเนื่องจากเอฟเฟกต์ Zener ในเอฟเฟกต์ Zener เมื่อสนามไฟฟ้าของความเอนเอียงย้อนกลับ P-N ไดโอด จะเพิ่มขึ้นการขุดอุโมงค์ของเวเลนซ์อิเล็กตรอนเข้าไปในแถบการนำไฟฟ้าจะเกิดขึ้น สิ่งนี้นำไปสู่การเพิ่มขึ้นของผู้ให้บริการชาร์จรายย่อยซึ่งจะทำให้กระแสย้อนกลับเพิ่มขึ้น ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าผลของซีเนอร์และแรงดันไฟฟ้าต่ำสุดที่ปรากฏการณ์นี้เริ่มต้นเรียกว่า รายละเอียด Zener แรงดันไฟฟ้า.
รายละเอียดของหิมะถล่ม
ในการสลายไดโอดเจือเล็กน้อยจะเกิดขึ้นเนื่องจากเอฟเฟกต์ Avalanche ที่นี่ในเอฟเฟกต์ Avalanche เมื่อไดโอดทำงานด้วยอคติย้อนกลับเนื่องจากกระแสไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นทำให้ผู้ให้บริการประจุไฟฟ้าชนกลุ่มน้อยได้รับพลังงานจลน์และชนกับคู่ของรูอิเล็กตรอนซึ่งจะทำให้พันธะโควาเลนต์ของพวกมันแตกและสร้างตัวพาประจุไฟฟ้าใหม่ จำนวนผู้ให้บริการชาร์จส่วนน้อยที่เพิ่มขึ้นนี้นำไปสู่การเพิ่มขึ้นของกระแสย้อนกลับทำให้เกิดการเสีย ที่นี่แรงดันไฟฟ้าแยกย่อยเรียกว่า แรงดันไฟฟ้าพังทลายของหิมะถล่ม .
แยกย่อยในซีเนอร์ไดโอด
แรงดันไฟฟ้าแยกย่อยที่มีอยู่ทั่วไป ซีเนอร์ไดโอด แตกต่างกันไประหว่าง 1.2V ถึง 200V ซีเนอร์ไดโอดแสดงการสลายที่ควบคุมได้และไม่ต้องใช้วงจรภายนอกใด ๆ เพื่อ จำกัด กระแส ลักษณะ V-I ของไดโอดที่มีการสลายหิมะถล่มจะเพิ่มขึ้นทีละน้อยในขณะที่ไดโอดที่มีการแยกซีเนอร์ลักษณะ V-I นั้นคม
รายละเอียดในของแข็งของเหลวและก๊าซ
นอกจากของแข็งแล้วก๊าซและของเหลวหลายชนิดยังมีคุณสมบัติเป็นฉนวนและยังได้รับปรากฏการณ์การสลายตัวอีกด้วย ความเป็นฉนวนขั้นต่ำของซิลิกอนที่อุณหภูมิห้องสามารถคำนวณได้โดยใช้สูตรด้านล่าง
จbr| = (12 × 105) / (3-log (N / 1016)) V / ซม
อากาศยังทำหน้าที่เป็นฉนวนที่สภาวะความดันบรรยากาศมาตรฐาน จะพังทลายเมื่อแรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้นเกิน 3.0kv / mm. สามารถคำนวณแรงดันไฟฟ้าของก๊าซโดยใช้ กฎหมายของ Paschen . ในสภาวะสูญญากาศบางส่วน แรงดันไฟฟ้าของอากาศ ลดลง เมื่ออากาศผ่านฟ้าผ่าจะเกิดประกายไฟ แรงดันไฟฟ้าเหล่านี้เรียกอีกอย่างว่าแรงดันไฟฟ้าที่โดดเด่น
แรงดันไฟฟ้าของน้ำมันหม้อแปลง เป็นที่รู้จักกันว่าเป็นความเป็นฉนวน เป็นค่าแรงดันไฟฟ้าที่สังเกตเห็นประกายไฟระหว่างขั้วไฟฟ้าสองขั้วซึ่งคั่นด้วยช่องว่างและแช่อยู่ในน้ำมันหม้อแปลง เมื่อมีความชื้นหรือสารนำไฟฟ้าอื่น ๆ อยู่ในน้ำมันจะสังเกตเห็นค่าแรงดันไฟฟ้าที่สลายตัวได้ต่ำกว่า ความเป็นฉนวนขั้นต่ำของน้ำมันหม้อแปลงในอุดมคติคือ 30KV
นอกจากนี้ยังสามารถสังเกตการพังทลายได้ในสายเคเบิลที่มีกระแสไฟฟ้า แรงดันพังของสายเคเบิลขึ้นอยู่กับความชื้นที่อยู่รอบ ๆ เวลาที่ใช้แรงดันไฟฟ้าและอุณหภูมิในการทำงานของสายเคเบิล แรงดันพังทลายขั้นต่ำของ a ซีเนอร์ไดโอด เหรอ?
