Sähkökenttä on avaruusalue varatun hiukkasen ympärillä, joka vaikuttaa voimaan muihin varattuihin hiukkasiin. Tämän kentän suunta on voiman suunta, jonka kenttä kohdistaisi positiiviseen testisähkövaraukseen. Sähkökentän voimakkuus on volttia metriä kohti (V / m). Teknisesti eristimet eivät johda sähköä, mutta jos sähkökenttä on riittävän suuri, eristin hajoaa ja johtaa sähköä.
Tätä voidaan joskus nähdä sähköpurkauksena tai kaarena ilmassa kahden elektrodin välillä. Kaasun rikkoutumisjännite voidaan laskeaPaschenin laki.Fysiikka on erilainen puolijohteisille diodeille, joissa rikkoutumisjännite on kohta, jossa laite alkaa johtaa käänteisessä esijännitetilassa.
Hajoamisjännite
Diodit ja puolijohteet
Diodit valmistetaan tyypillisesti puolijohtavista kiteistä, yleensä piistä tai germaanista. Epäpuhtauksia lisätään negatiivisten varausten kantajien (elektronien) muodostamiseksi toiselle puolelle n-tyyppinen puolijohde ja positiivisen varauksen kantajat (reiät) p-tyyppisen puolijohteen valmistamiseksi muut.
Kun p- ja n-tyypin materiaalit kootaan yhteen, hetkellinen varausvirta luo kolmannen alueen tai tyhjenemisalueen, jossa ei ole varauksen kantajia. Virta virtaa, kun p-puolelle kohdistetaan riittävän suurempi potentiaaliero kuin n-puoli.
Diodilla on tyypillisesti korkea vastus päinvastaiseen suuntaan, eikä se salli elektronien virrata tässä taaksepäin esijännitetyssä tilassa. Kun käänteinen jännite saavuttaa tietyn arvon, tämä vastus putoaa ja diodi toimii päinvastaisessa tilassa. Potentiaalia, jolla tämä tapahtuu, kutsutaanläpilyöntijännite.
Eristimet
Toisin kuin johtimet, eristeissä on elektroneja, jotka ovat tiukasti sitoutuneet atomiinsa, mikä vastustaa elektronien vapaata virtausta. Näitä elektroneja paikallaan pitävä voima ei ole loputon ja riittävän jännitteen ollessa kyseiset elektronit voivat saada tarpeeksi energiaa näiden sidosten voittamiseksi ja eristimestä tulee johdin. Kynnysjännite, jolla tämä tapahtuu, tunnetaan hajoamisjännitteenä taiLäpilyöntilujuus. Kaasussa hajoamisjännite määritetäänPaschenin laki.
Paschenin laki on yhtälö, joka antaa rikkoutumisjännitteen ilmakehän paineen ja raon pituuden funktiona ja on kirjoitettu
V_b = \ frac {Bpd} {\ ln {(Apd)} - \ ln {(\ ln {(1 + 1 / \ gamma_ {se})})}}
missäVb on tasavirtahäiriöjännite,son kaasun paine,don aukon etäisyys metreinä,AjaBovat vakioita, jotka riippuvat ympäröivästä kaasusta, jaγse on toissijainen elektronipäästökerroin. Sekundäärisen elektronin emissiokerroin on kohta, jossa tulevilla hiukkasilla on riittävästi kineettistä energiaa, että iskiessään muita hiukkasia ne indusoivat toissijaisten hiukkasten emissiota.
Lasketaan ilman hajoamisjännite tuumaa kohti
Ilmavälin rikkoutumisjännitetaulukkoa voidaan käyttää minkä tahansa kaasun rikkoutumisjännitteen etsimiseen. Jos viitekäsikirjaa ei ole saatavilla, kahden 2,54 cm: n etäisyydellä erotetun elektrodin dielektrisyyslujuus voidaan laskea käyttämällä Paschenin lakia, jossa
A= 112,50 (kPacm)−1
B= 2737,50 V / (kPa.cm)-1
γse = 0.01
P= 101,325 Pa
Yhdistämällä nämä arvot yllä olevaan yhtälöön saadaan
V_b = \ frac {2737.50 \ kertaa 101.325 \ kertaa 2.54 \ kertaa 10 ^ {- 2}} {\ ln {(112.50 \ kertaa 101.325 \ kertaa 2.54 \ kertaa 10 ^ {- 2})} - \ ln {(\ ln {(1 + 1 / 0,01)})}} = 20,3 \ teksti {kV}
Tekniikan ja fyysisten taulukoiden perusteella tyypillisen hajoamisjännitteen alueen ilmassa odotetaan olevan 20 kV - 75 kV. On myös muita tekijöitä, jotka vaikuttavat ilman hajoamisjännitteeseen, esim. Kosteus, paksuus ja lämpötila, joten laaja alue.