एक विद्युत क्षेत्र एक आवेशित कण के चारों ओर अंतरिक्ष का एक क्षेत्र है जो अन्य आवेशित कणों पर बल लगाता है। इस क्षेत्र की दिशा उस बल की दिशा है जो क्षेत्र सकारात्मक परीक्षण विद्युत आवेश पर लगाएगा। विद्युत क्षेत्र की शक्ति वोल्ट प्रति मीटर (V/m) है। तकनीकी रूप से, इन्सुलेटर बिजली का संचालन नहीं करते हैं, लेकिन यदि विद्युत क्षेत्र काफी बड़ा है, तो इन्सुलेटर टूट जाता है और बिजली का संचालन करता है।
इसे कभी-कभी दो इलेक्ट्रोडों के बीच एक इलेक्ट्रिक डिस्चार्ज या हवा में चाप के रूप में देखा जा सकता है। गैस के ब्रेकडाउन वोल्टेज की गणना की जा सकती हैपासचेन का नियम।अर्धचालक डायोड के लिए भौतिकी अलग है जहां ब्रेकडाउन वोल्टेज वह बिंदु है जहां डिवाइस रिवर्स-बायस मोड में संचालन करना शुरू कर देता है।
ब्रेकडाउन वोल्टेज
डायोड और अर्धचालक
डायोड आमतौर पर अर्धचालक क्रिस्टल से बने होते हैं, आमतौर पर सिलिकॉन या जर्मेनियम। अशुद्धियों को एक तरफ ऋणात्मक आवेश वाहकों (इलेक्ट्रॉनों) का एक क्षेत्र बनाने के लिए जोड़ा जाता है एक एन-प्रकार अर्धचालक, और सकारात्मक चार्ज वाहक (छेद) एक पी-प्रकार अर्धचालक बनाने के लिए अन्य।
जब पी-टाइप और एन-टाइप सामग्री को एक साथ लाया जाता है, तो एक क्षणिक चार्ज प्रवाह एक तीसरा क्षेत्र या कमी क्षेत्र बनाता है जहां कोई चार्ज वाहक मौजूद नहीं होता है। एक धारा प्रवाहित होती है जब एन-साइड की तुलना में पी-साइड पर पर्याप्त रूप से उच्च संभावित अंतर लागू होता है।
एक डायोड में आमतौर पर विपरीत दिशा में एक उच्च प्रतिरोध होता है और इस रिवर्स-बायस्ड मोड में इलेक्ट्रॉनों को प्रवाहित करने की अनुमति नहीं देता है। जब रिवर्स वोल्टेज एक निश्चित मूल्य तक पहुंच जाता है, तो यह प्रतिरोध गिर जाता है और डायोड रिवर्स-बायस्ड मोड में संचालित होता है। वह विभव जिस पर यह घटित होता है, कहलाता हैवोल्टेज एकदम से नीचे आ जाना.
रोधक
कंडक्टरों के विपरीत, इंसुलेटर में इलेक्ट्रॉन होते हैं जो अपने परमाणुओं से कसकर बंधे होते हैं जो मुक्त इलेक्ट्रॉन प्रवाह का विरोध करते हैं। इन इलेक्ट्रॉनों को जगह में रखने वाला बल अनंत नहीं है और पर्याप्त वोल्टेज के साथ वे इलेक्ट्रॉन उन बंधनों को दूर करने के लिए पर्याप्त ऊर्जा प्राप्त कर सकते हैं और इन्सुलेटर एक कंडक्टर बन जाता है। थ्रेशोल्ड वोल्टेज जिस पर ऐसा होता है उसे ब्रेकडाउन वोल्टेज के रूप में जाना जाता है याढांकता हुआ ताकत. एक गैस में, ब्रेकडाउन वोल्टेज द्वारा निर्धारित किया जाता हैपासचेन का नियम.
पासचेन का नियम एक समीकरण है जो वायुमंडलीय दबाव और अंतराल की लंबाई के कार्य के रूप में ब्रेकडाउन वोल्टेज देता है और इसे इस प्रकार लिखा जाता है:
V_b=\frac{Bpd}{\ln{(APd)}-\ln{(\ln{(1+1/\gamma_{se})})}}
कहां हैवीख डीसी ब्रेकडाउन वोल्टेज है,पीगैस का दबाव है,घमीटर में अंतर दूरी है,एतथाखस्थिरांक हैं जो आसपास की गैस पर निर्भर करते हैं, औरγसे द्वितीयक इलेक्ट्रॉन उत्सर्जन गुणांक है। द्वितीयक इलेक्ट्रॉन उत्सर्जन गुणांक वह बिंदु है जहां आपतित कणों में इतनी गतिज ऊर्जा होती है कि जब वे अन्य कणों से टकराते हैं, तो वे द्वितीयक कणों के उत्सर्जन को प्रेरित करते हैं।
प्रति इंच हवा के ब्रेकडाउन वोल्टेज की गणना
किसी भी गैस के लिए ब्रेकडाउन वोल्टेज को देखने के लिए एयर गैप ब्रेकडाउन वोल्टेज टेबल का उपयोग किया जा सकता है। जहां एक संदर्भ मैनुअल उपलब्ध नहीं है, एक इंच (2.54 सेमी) द्वारा अलग किए गए दो इलेक्ट्रोड के लिए ढांकता हुआ ताकत गणना की गणना पासचेन के नियम का उपयोग करके की जा सकती है जहां
ए= 112.50 (केपीएसीएम)−1
ख= २७३७.५० वी/(kPa.cm)-1
γसे = 0.01
पी= १०१,३२५ पा
उपरोक्त समीकरण में उन मानों को जोड़ने से पैदावार होती है
V_b=\frac{2737.50 \बार १०१,३२५ \ बार २.५४ \ बार १० ^ {-2}} {\ ln {(११२.५० \ गुना १०१,३२५ \ बार २.५४ \ गुना १० ^ {-2})}-\ln {(1+1/0.01)})}}=20.3\पाठ{ केवी}
इंजीनियरिंग और भौतिक तालिकाओं से, हवा में ब्रेकडाउन वोल्टेज की विशिष्ट सीमा 20 kV से 75 kV होने की उम्मीद है। ऐसे अन्य कारक हैं जो हवा में ब्रेकडाउन वोल्टेज को प्रभावित करते हैं, जैसे, आर्द्रता, मोटाई और तापमान, इसलिए विस्तृत श्रृंखला।