Elektrické pole je oblasť vesmíru okolo nabitej častice, ktorá vyvíja silu na ďalšie nabité častice. Smer tohto poľa je smer sily, ktorou by pole pôsobilo na elektrický náboj pri pozitívnom teste. Sila elektrického poľa je volt na meter (V / m). Technicky izolátory nevedú elektrinu, ale ak je elektrické pole dostatočne veľké, izolátor sa rozpadne a vedie elektrinu.
Toto sa niekedy môže chápať ako elektrický výboj alebo oblúk vo vzduchu medzi dvoma elektródami. Priraďovacie napätie plynu možno vypočítať zPaschenov zákon.Fyzika sa líši pri polovodičových diódach, kde prierazné napätie je bod, v ktorom zariadenie začne viesť v režime reverzného skreslenia.
Prerušovacie napätie
Diódy a polovodiče
Diódy sú zvyčajne vyrobené z polovodičových kryštálov, zvyčajne kremíka alebo germánia. Nečistoty sa pridávajú na vytvorenie oblasti nosičov negatívnych nábojov (elektrónov) na jednej strane a vytvárania polovodič typu n a nosiče (náboje) kladného náboja na vytvorenie polovodiča typu p na iné.
Keď sa spoja materiály typu p a typu n, vytvorí sa okamžitým tokom náboja tretia oblasť alebo oblasť vyčerpania, kde nie sú prítomné žiadne nosiče náboja. Prúd tečie, keď sa na stranu p aplikuje dostatočne vyšší rozdiel potenciálov ako strana n.
Dióda má zvyčajne vysoký odpor v opačnom smere a neumožňuje prúdenie elektrónov v tomto režime spätného predpätia. Keď reverzné napätie dosiahne určitú hodnotu, tento odpor klesne a dióda vedie v režime reverzného predpätia. Potenciál, pri ktorom k tomu dôjde, sa nazývaprierazné napätie.
Izolátory
Na rozdiel od vodičov majú izolátory elektróny pevne spojené so svojimi atómami, ktoré bránia voľnému toku elektrónov. Sila držiaca tieto elektróny na mieste nie je nekonečná a pri dostatočnom napätí môžu tieto elektróny získať dostatok energie na prekonanie týchto väzieb a z izolátora sa stane vodič. Prahové napätie, pri ktorom k tomu dôjde, je známe ako poruchové napätie alebodielektrická pevnosť. V plyne je rozkladné napätie určené pomocouPaschenov zákon.
Paschenov zákon je rovnica, ktorá udáva prierazné napätie ako funkciu atmosférického tlaku a dĺžky medzery a je napísaná ako
V_b = \ frac {Bpd} {\ ln {(Apd)} - \ ln {(\ ln {(1 + 1 / \ gamma_ {se})})}}
kdeV.b je jednosmerné poruchové napätie,pje tlak plynu,dje medzera v metroch,AaBsú konštanty závislé od okolitého plynu aγse je koeficient emisie sekundárnych elektrónov. Koeficient emisie sekundárnych elektrónov je bod, v ktorom majú dopadajúce častice dostatok kinetickej energie, že keď narazia na iné častice, indukujú emisiu sekundárnych častíc.
Výpočet rozkladného napätia vzduchu na palec
Tabuľku rozbitého napätia vzduchovej medzery možno použiť na vyhľadanie rozbitého napätia pre akýkoľvek plyn. Ak nie je k dispozícii referenčný manuál, je možné výpočet dielektrickej sily pre dve elektródy oddelené jedným palcom (2,54 cm) vypočítať pomocou Paschenovho zákona, kde
A= 112,50 (kPacm)−1
B= 2737,50 V / (kPa.cm)-1
γse = 0.01
P= 101 325 Pa
Zapojením týchto hodnôt do vyššie uvedenej rovnice sa získajú výnosy
V_b = \ frac {2737,50 \ krát 101,325 \ krát 2,54 \ krát 10 ^ {- 2}} {\ ln {(112,50 \ krát 101,325 \ krát 2,54 \ krát 10 ^ {- 2})} - \ ln {(\ ln {(1 + 1 / 0,01)})}} = 20,3 \ text {kV}
Z technických a fyzikálnych tabuliek sa očakáva, že typický rozsah prierazného napätia vo vzduchu bude 20 kV až 75 kV. Na rozkladné napätie vo vzduchu majú vplyv aj ďalšie faktory, napríklad vlhkosť, hrúbka a teplota, a teda široký rozsah.