Електрическото поле е област от пространството около заредена частица, която упражнява сила върху други заредени частици. Посоката на това поле е посоката на силата, която полето би упражнило върху положителен тестов електрически заряд. Силата на електрическото поле е волта на метър (V / m). Технически изолаторите не провеждат електричество, но ако електрическото поле е достатъчно голямо, изолаторът се разпада и провежда електричество.
Това понякога може да се разглежда като електрически разряд или дъга във въздуха между двата електрода. Пробивното напрежение на даден газ може да се изчисли отЗаконът на Пашен.Физиката е различна за полупроводниковите диоди, където напрежението на пробив е точката, в която устройството започва да провежда в режим на обратно пристрастие.
Напрежение на пробив
Диоди и полупроводници
Диодите обикновено са направени от полупроводникови кристали, обикновено силиций или германий. Добавят се примеси, за да се създаде област от носители на отрицателен заряд (електрони) от едната страна, създаващи полупроводник от n-тип и носители на положителни заряди (дупки), за да направят p-тип полупроводник на други.
Когато p-type и n-type материалите се обединят, моментният поток на заряда създава трети регион или регион на изчерпване, където няма носители на заряд. Ток протича, когато към p-страната се приложи достатъчно по-голяма потенциална разлика, отколкото n-страната.
Диодът обикновено има високо съпротивление в обратна посока и не позволява на електроните да текат в този обратен пристрастен режим. Когато обратното напрежение достигне определена стойност, това съпротивление спада и диодът провежда в режим с обратен отклонение. Потенциалът, при който това се случва, се наричанапрежение на пробив.
Изолатори
За разлика от проводниците, изолаторите имат електрони, които са плътно свързани с техните атоми, което се противопоставя на свободния електронен поток. Силата, която задържа тези електрони на място, не е безкрайна и при 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 напрежение на пробив илидиелектрична якост. При газ напрежението на пробив се определя отЗаконът на Пашен.
Законът на Пашен е уравнение, което дава пробивното напрежение като функция от атмосферното налягане и дължината на междина и се записва като
V_b = \ frac {Bpd} {\ ln {(Apd)} - \ ln {(\ ln {(1 + 1 / \ gamma_ {se})})}}}
къдетоVб е постояннотоковото напрежение на пробив,стре налягането на газа,де разстоянието между пролуките в метри,AиБ.са константи, които зависят от околния газ, иγсе е коефициентът на вторична електронна емисия. Коефициентът на вторична електронна емисия е точката, при която падащите частици имат достатъчно кинетична енергия, че когато ударят други частици, те предизвикват емисията на вторични частици.
Изчисляване на напрежението на пробив на въздуха на инч
Таблица на напрежението на пробив на въздушната междина може да се използва за търсене на напрежението на пробив за всеки газ. Когато няма налично справочно ръководство, изчисляването на диелектричната якост за два електрода, разделени с един инч (2,54 см), може да се изчисли, като се използва закона на Пашен
A= 112,50 (kPacm)−1
Б.= 2737,50 V / (kPa.cm)-1
γсе = 0.01
P= 101 325 Pa
Включването на тези стойности в горното уравнение дава
V_b = \ frac {2737.50 \ по 101 325 \ по 2,54 \ по 10 ^ {- 2}} {\ ln {(112,50 \ по 101 325 \ по 2,54 \ по 10 ^ {- 2})} - \ ln {(\ ln {(1 + 1 / 0,01)})}} = 20,3 \ текст {kV}
От инженерните и физическите таблици се очаква типичният обхват на пробивното напрежение във въздуха да бъде от 20 kV до 75 kV. Има и други фактори, които влияят на напрежението на пробив във въздуха, например влажност, дебелина и температура, следователно широкият диапазон.