Medan listrik adalah daerah ruang di sekitar partikel bermuatan yang memberikan gaya pada partikel bermuatan lainnya. Arah medan ini adalah arah gaya yang akan diberikan medan pada muatan listrik uji positif. Kuat medan listrik adalah volt per meter (V/m). Secara teknis, isolator tidak menghantarkan listrik tetapi jika medan listrik cukup besar, isolator rusak dan menghantarkan listrik.
Ini kadang-kadang dapat dilihat sebagai pelepasan listrik atau busur di udara antara dua elektroda. Tegangan tembus gas dapat dihitung dariHukum Paschen.Fisika berbeda untuk dioda semikonduktor di mana tegangan tembus adalah titik di mana perangkat mulai melakukan dalam mode bias terbalik.
Tegangan Kerusakan
Dioda dan Semikonduktor
Dioda biasanya terbuat dari kristal semikonduktor, biasanya silikon atau germanium. Kotoran ditambahkan untuk membuat wilayah pembawa muatan negatif (elektron) di satu sisi menciptakan semikonduktor tipe-n, dan pembawa muatan positif (lubang) untuk membuat semikonduktor tipe-p pada lain.
Ketika bahan tipe-p dan tipe-n disatukan, aliran muatan sesaat menciptakan daerah ketiga atau daerah penipisan di mana tidak ada pembawa muatan. Arus mengalir ketika beda potensial yang cukup tinggi diterapkan pada sisi-p daripada sisi-n.
Dioda biasanya memiliki resistansi tinggi dalam arah sebaliknya dan tidak memungkinkan elektron mengalir dalam mode bias terbalik ini. Ketika tegangan balik mencapai nilai tertentu, resistansi ini turun dan dioda berjalan dalam mode bias mundur. Potensi di mana ini terjadi disebut calledtegangan tembus.
isolator
Tidak seperti konduktor, isolator memiliki elektron yang terikat erat pada atomnya yang menahan aliran elektron bebas. Gaya yang menahan elektron ini pada tempatnya tidak terbatas dan dengan tegangan yang cukup elektron tersebut dapat memperoleh energi yang cukup untuk mengatasi ikatan tersebut dan isolator menjadi konduktor. Tegangan ambang di mana ini terjadi dikenal sebagai tegangan tembus ataukekuatan dielektrik. Dalam gas, tegangan tembus ditentukan oleh:Hukum Paschen.
Hukum Paschen adalah persamaan yang memberikan tegangan tembus sebagai fungsi dari tekanan atmosfer dan panjang celah dan ditulis sebagai:
V_b=\frac{Bpd}{\ln{(Apd)}-\ln{(\ln{(1+1/\gamma_{se})})}}
dimanaVb adalah tegangan tembus DC,padalah tekanan gas,dadalah jarak celah dalam meter,SEBUAHdanBadalah konstanta yang bergantung pada gas di sekitarnya, danγse adalah koefisien emisi elektron sekunder. Koefisien emisi elektron sekunder adalah titik di mana partikel datang memiliki energi kinetik yang cukup sehingga ketika mereka menabrak partikel lain, mereka menginduksi emisi partikel sekunder.
Menghitung Tegangan Kerusakan Udara Per Inch
Tabel tegangan tembus celah udara dapat digunakan untuk mencari tegangan tembus untuk gas apa pun. Jika manual referensi tidak tersedia, perhitungan kekuatan dielektrik untuk dua elektroda yang dipisahkan oleh satu inci (2,54 cm) dapat dihitung menggunakan Hukum Paschen di mana
SEBUAH= 112,50 (kPacm)−1
B= 2737,50 V/(kPa.cm)-1
γse = 0.01
P= 101.325 Pa
Memasukkan nilai-nilai itu ke dalam persamaan di atas menghasilkan
V_b=\frac{2737.50 \times 101.325 \times 2.54 \times 10^{-2}}{\ln{(112.50 \times 101.325 \times 2.54 \times 10^{-2})}-\ln{(\ln {(1+1/0.01)})}}=20.3\text{ kV}
Dari tabel teknik dan fisik, kisaran tipikal untuk tegangan tembus di udara diharapkan menjadi 20 kV hingga 75 kV. Ada faktor lain yang mempengaruhi tegangan tembus di udara, misalnya, kelembaban, ketebalan, dan suhu, sehingga rentangnya luas.
