Sådan beregnes fordelingsspænding

Et elektrisk felt er et område af rummet omkring en ladet partikel, der udøver en kraft på andre ladede partikler. Retningen af ​​dette felt er retningen for den kraft, feltet vil udøve ved en positiv test elektrisk ladning. Styrken på det elektriske felt er volt pr. Meter (V / m). Teknisk leder isolatorer ikke elektricitet, men hvis det elektriske felt er stort nok, bryder isolatoren ned og leder elektricitet.

Dette kan undertiden ses som en elektrisk afladning eller lysbue mellem de to elektroder. Nedbrydningsspændingen for en gas kan beregnes ud fraPaschens lov.Fysikken er forskellig for halvledende dioder, hvor nedbrydningsspændingen er det punkt, hvor enheden begynder at lede i omvendt forspændingstilstand.

Dioder er typisk lavet af halvledende krystaller, normalt silicium eller germanium. Urenheder tilføjes for at skabe et område med negative ladningsbærere (elektroner) på den ene side, der skaber en n-type halvleder og positive ladningsbærere (huller) for at fremstille en p-type halvleder på Andet.

Når materialer af p-typen og n-typen bringes sammen, skaber en øjeblikkelig ladningsstrøm et tredje område eller en udtømningsregion, hvor der ikke er nogen ladningsbærere til stede. En strøm strømmer, når der anvendes en tilstrækkelig højere potentialeforskel på p-siden end n-siden.

En diode har typisk en høj modstand i omvendt retning og tillader ikke elektroner at strømme i denne omvendte forspændte tilstand. Når omvendt spænding når en bestemt værdi, falder denne modstand, og dioden udføres i omvendt forspændt tilstand. Potentialet, hvor dette sker, kaldesnedbrydningsspænding​.

I modsætning til ledere har isolatorer elektroner, der er tæt bundet til deres atomer, som modstår fri elektronstrøm. Kraften, der holder disse elektroner på plads, er ikke uendelig, og med tilstrækkelig spænding kan disse elektroner vinde nok energi til at overvinde disse bindinger, og isolatoren bliver en leder. Tærskelspændingen, hvor dette sker, er kendt som nedbrydningsspændingen ellerdielektrisk styrke. I en gas bestemmes nedbrydningsspændingen afPaschens lov​.

Paschens lov er en ligning, der giver nedbrydningsspændingen som en funktion af atmosfærisk tryk og mellemrumslængde og er skrevet som

hvorV​_b er jævnstrømsafbrydelsesspændingen,ser gasens tryk,der afstanden i meter,ENogBer konstanter, der afhænger af den omgivende gas, ogγ​_se er den sekundære elektronemissionskoefficient. Den sekundære elektronemissionskoefficient er det punkt, hvor indfaldende partikler har tilstrækkelig kinetisk energi, at når de rammer andre partikler, inducerer de emissionen af ​​sekundære partikler.

En spændingstabel for luftspalteafbrydelse kan bruges til at finde nedbrydningsspændingen for enhver gas. Hvor en referencehåndbog ikke er tilgængelig, kan beregningen af ​​dielektrisk styrke for to elektroder adskilt af en tomme (2,54 cm) beregnes ved hjælp af Paschens lov, hvor

​EN= 112,50 (kPacm)⁻¹

​B= 2737,50 V / (kPa.cm)^-1

​γ​_se = 0.01

​P= 101,325 Pa

Tilslutning af disse værdier til ovenstående ligningsudbytter

Fra tekniske og fysiske tabeller forventes det typiske interval for nedbrydningsspændingen i luft at være 20 kV til 75 kV. Der er andre faktorer, der påvirker nedbrydningsspændingen i luft, fx fugtighed, tykkelse og temperatur, deraf det brede interval.