Mikä on rikkoutumisjännite liitosdiodeissa ja Zener-diodissa

Kokeile Instrumenttia Ongelmien Poistamiseksi





Materiaalit luokitellaan johtimiksi niiden sähköisten ominaisuuksien mukaan, Puolijohteet ja eristimet. Johtimet ovat materiaaleja, jotka voivat johtaa sähköä helposti. Sitä vastoin materiaalit, jotka eivät pysty johtamaan sähköä, luokitellaan eristeiksi. Puolijohdemateriaalien ominaisuudet ovat johtimien ja eristeiden välillä. Työskennellessään eristeiden kanssa tutkijat ovat havainneet, että eristimen materiaali voidaan saada toimimaan johtimena, kun heille syötetään tietty määrä sähköä. Tämä ilmiö nimettiin rikkoutumiseksi, ja pienin jännite, jolla tämä tapahtuu, tunnetaan nimellä rikkoutumisjännite. Nämä jännitetasot ovat erilaiset eri materiaaleille ja riippuvat myös niiden fysikaalisista ominaisuuksista.

Mikä on rikkoutumisjännite?

Murtojännite on eristemateriaalien ominaisuus. Pienin jännitetaso, jolla eristin alkaa käyttäytyä johtimena ja johtaa sähköä, tunnetaan nimellä 'rikkoutumisjännite'. Se tunnetaan myös materiaalin dielektrisenä voimana.




Johtaminen sähköä on mahdollista vain, kun materiaaleissa on liikkuvia sähkövaroja. Eristimet eivät voi johtaa sähköä, koska niissä ei ole ilmaisia ​​liikkuvia sähkövarauksia. Kun potentiaaliero asetetaan eristimen yli, se ei johda sähköä.

Kun sovelletun potentiaalieron arvoa nostetaan tietyn tason yli, jotkut elektroniparit hajoavat ja ionisaatioprosessi alkaa materiaalissa. Tämä johtaa vapaiden liikkuvien elektronien muodostumiseen. Nämä mobiilimaksut alkavat liikkua positiivisesta päästä negatiiviseen päähän aiheuttaen sähkön virtauksen.



Siten eristin alkaa johtaa sähköä ja käyttäytyy johtimena. Tätä prosessia kutsutaan materiaalin sähköiseksi hajoamiseksi ja pienin jännite, jolla tämä ilmiö alkaa, tunnetaan nimellä 'materiaalin rikkoutumisjännite'. Tämä jännitetaso vaihtelee erityyppisissä materiaaleissa riippuen materiaalin koostumuksesta, muodosta, koosta ja materiaalin pituudesta sähkökosketinten välillä. Valmistajan ilmoittama materiaalin rikkoutumisjännitearvo on yleensä keskimääräinen rikkoutumisjännitteen arvo.

Diodin hajoamisjännite

Diodit ovat puolijohteet ja niiden sähköiset ominaisuudet ovat johtimien ja eristeiden välillä. A PN-liitosdiodi muodostetaan käyttämällä P- ja N-tyyppistä materiaalia. PN-liitosdiodit sisältävät kaistavälin, jonka kautta latauskantoaaltojen vaihto tapahtuu. Kun eteenpäin suuntautuvaa esijännitettä käytetään, virta virtaa eteenpäin ja johtuminen tapahtuu. Kun käytetään käänteistä esijännitystä, johtumista ei pitäisi tapahtua. Mutta vähemmistön latauskantajien läsnäolon vuoksi pieni vastavirta virtaa vuotovirraksi kutsutun diodin läpi.


Vastavirran virtauksen ansiosta liitosesteen leveys kasvaa. Kun tätä käytettyä käänteistä esijännitettä kasvatetaan vähitellen tietyssä vaiheessa, voidaan havaita käänteisen virran nopea kasvu. Tätä kutsutaan Junction-erittelyksi. Vastaava käytetty vastakkainen jännite tässä kohdassa tunnetaan nimellä PN-liitosdiodin rikkoutumisjännite . Tämä tunnetaan myös nimellä Käänteinen hajoamisjännite .

Käänteinen-esijännitetty-PN-Juntion-diodi

Käänteinen-esijännitetty-PN-liitosdiodi

Oleellinen tekijä diodin rikkoutumisjännitteen määrittämiseksi on sen seostuskonsentraatio. Tämän jännitetason ylittäminen aiheuttaa diodin vuotovirran eksponentiaalisen kasvun. Diodin hajoamisen yhteydessä voidaan havaita ylikuumenemista. Joten, kun käytetään vastakkaisia ​​jännitteitä, käytetään jäähdytyselementtejä ja ulkoisia vastuksia.

Zener-diodin rikkoutumisjännite

Zener-diodeja käytetään perusrakenteina elektroniset piirit . Niitä käytetään yleisesti vertailujännitteen tuottamiseksi elektronisiin piireihin. Ne on suunniteltu toimimaan diodin hajoamisalueilla.

Zener-diodit ovat voimakkaasti diodit, jotka voivat toimia luotettavasti päinvastaisilla esijännitetyillä alueilla. Tässä hajoaminen tapahtuu Zener-vaikutuksen vuoksi. Zener-vaikutuksessa, kun käänteisen puolueellisen sähkökenttä P-N-diodi kasvaa, valenssielektronien tunnelointi johtokanavaan tapahtuu. Tämä johtaa vähemmistön latauskantajien kasvuun, mikä lisää vastavirtaa. Tämä ilmiö tunnetaan nimellä Zener-vaikutus ja minimijännite, jolla tämä ilmiö alkaa, tunnetaan nimellä Zenerin hajoaminen Jännite.

Lumivyöryjen hajoaminen

Kevyesti seostetulla diodilla hajoaminen tapahtuu Avalanche-vaikutuksen vuoksi. Tässä lumivyöryvaikutuksessa, kun diodia käytetään päinvastaisessa esijännitteessä lisääntyneen sähköisen viilan vuoksi, vähemmistövarauksen kantajat saavat kineettistä energiaa ja törmäävät elektroni-reikäpareihin, murtamalla täten niiden kovalenttisen sidoksen ja luomalla uusia liikkuvia latauskantajia. Tämä vähemmistöpankkijärjestelmien määrän kasvu johtaa vastavirran kasvuun aiheuttaen häiriöitä. Tällöin rikkoutumisjännite tunnetaan nimellä Lumivyöryjen rikkoutumisjännite .

Jaottelu Zener-diodissa

Jaottelu Zener-diodissa

Yleisesti saatavilla olevan rikkoutumisjännite Zener-diodi vaihtelee välillä 1,2 V - 200 V. Zener-diodilla on hallittu hajoaminen eikä se vaadi ulkoisia piirejä virran rajoittamiseksi. Lumivyöryjen hajoamisen diodin V-I-ominaisuudet kasvavat vähitellen, kun taas Zener-hajoamisen diodin V-I-ominaisuudet ovat terävät.

Jaottelu kiinteisiin aineisiin, nesteisiin ja kaasuihin

Kiintoaineiden lisäksi monilla kaasuilla ja nesteillä on myös eristysominaisuuksia, ja niiden nähdään myös tapahtuvan hajoamisilmiöinä. Piin vähimmäiseristyslujuus huoneenlämpötilassa voidaan laskea seuraavalla kaavalla.

ebr| = (12 × 105) / (3 log (N / 1016)) V / cm

Ilma toimii myös eristeenä tavallisissa ilmakehän paineolosuhteissa. Se hajoaa, kun jännite nousee yli 3,0 kv / mm. Kaasujen hajoamisjännitteet voidaan laskea käyttämällä Paschenin laki . Osittaisissa tyhjiöolosuhteissa ilman hajoamisjännite vähenee. Kun ilmassa tapahtuu salama, kipinöitä tapahtuu. Nämä jännitteet tunnetaan myös iskevinä jännitteinä.

muuntajaöljyn rikkoutumisjännite tunnetaan myös nimellä dielektrinen vahvuus. Se on jännite, jolla kipinöitä havaitaan kahden elektrodin välillä, jotka on erotettu rakolla ja upotettu muuntajaöljyyn. Kun öljyssä on kosteutta tai muita johtavia aineita, havaitaan alhaisemmat rikkoutumisjännitteet. Ihanteellisen muuntajaöljyn pienin dielektrinen lujuus on 30KV.

Vika voidaan havaita myös kaapeleissa, jotka kuljettavat virtaa. Kaapelin rikkoutumisjännite riippuu kosteudesta sen ympärillä, jännitteen käyttöajasta ja kaapeleiden käyttölämpötilasta. Mikä on a: n pienin rikkoutumisjännite Zener-diodi ?