전기장은 다른 하전 입자에 힘을 가하는 하전 입자 주위의 공간 영역입니다. 이 필드의 방향은 필드가 양의 테스트 전하에 가하는 힘의 방향입니다. 전기장의 강도는 미터당 볼트 (V / m)입니다. 기술적으로 절연체는 전기를 전도하지 않지만 전기장이 충분히 크면 절연체가 파손되어 전기를 전도합니다.
이것은 때때로 두 전극 사이의 공기 중의 전기 방전 또는 아크로 볼 수 있습니다. 가스의 항복 전압은 다음에서 계산할 수 있습니다.Paschen의 법칙.항복 전압이 장치가 역 바이어스 모드에서 전도를 시작하는 지점 인 반도체 다이오드의 경우 물리학이 다릅니다.
고장 전압
다이오드 및 반도체
다이오드는 일반적으로 실리콘 또는 게르마늄과 같은 반도체 결정으로 만들어집니다. 불순물이 추가되어 한쪽에 음전하 캐리어 (전자) 영역을 생성하여 n 형 반도체, 양전하 캐리어 (홀)는 p 형 반도체를 다른.
p 형과 n 형 재료가 함께 모이면 순간 전하 흐름이 전하 캐리어가없는 세 번째 영역 또는 공핍 영역을 생성합니다. n 측보다 p 측에 충분히 높은 전위차를 가하면 전류가 흐릅니다.
다이오드는 일반적으로 역방향으로 높은 저항을 가지며이 역방향 바이어스 모드에서 전자가 흐르지 않도록합니다. 역 전압이 특정 값에 도달하면이 저항이 떨어지고 다이오드는 역 바이어스 모드로 전도됩니다. 이것이 발생하는 잠재력을항복 전압.
절연체
전도체와 달리 절연체는 자유 전자 흐름에 저항하는 원자에 단단히 결합 된 전자를 가지고 있습니다. 이 전자를 제자리에 고정시키는 힘은 무한하지 않으며 충분한 전압으로 전자는 이러한 결합을 극복하기에 충분한 에너지를 얻을 수 있으며 절연체는 전도체가됩니다. 이것이 발생하는 임계 전압은 항복 전압 또는유전 강도. 가스에서 항복 전압은 다음과 같이 결정됩니다.Paschen의 법칙.
Paschen의 법칙은 항복 전압을 대기압 및 갭 길이의 함수로 제공하는 방정식이며 다음과 같이 작성됩니다.
V_b = \ frac {Bpd} {\ ln {(Apd)}-\ ln {(\ ln {(1 + 1 / \ gamma_ {se})})}}
어디V비 DC 항복 전압,피가스의 압력,디미터 단위의 간격 거리입니다.ㅏ과비주변 가스에 의존하는 상수γse 2 차 전자 방출 계수입니다. 2 차 전자 방출 계수는 입사 입자가 다른 입자와 충돌 할 때 2 차 입자의 방출을 유도 할 수있는 충분한 운동 에너지를 갖는 지점입니다.
인치당 공기의 항복 전압 계산
에어 갭 항복 전압 테이블을 사용하여 모든 가스의 항복 전압을 조회 할 수 있습니다. 참조 설명서가없는 경우 1 인치 (2.54cm)로 분리 된 두 전극의 절연 내력 계산은 Paschen의 법칙을 사용하여 계산할 수 있습니다.
ㅏ= 112.50 (kPacm)−1
비= 2737.50 V / (kPa.cm)-1
γse = 0.01
피= 101,325 파
이러한 값을 위의 방정식에 연결하면
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}
엔지니어링 및 물리적 테이블에서 공기 중 항복 전압의 일반적인 범위는 20kV ~ 75kV로 예상됩니다. 습도, 두께 및 온도와 같이 공기의 항복 전압에 영향을 미치는 다른 요인이 있으므로 넓은 범위가됩니다.