Kako izračunati napetost razčlenitve

Električno polje je območje prostora okoli nabitega delca, ki deluje na druge nabite delce. Smer tega polja je smer sile, ki bi jo polje izvajalo na pozitivni preskusni električni naboj. Jakost električnega polja je volt na meter (V / m). Tehnično izolatorji ne prevajajo električne energije, če pa je električno polje dovolj veliko, se izolator pokvari in prevede elektriko.

To lahko včasih vidimo kot električni izpust ali oblok v zraku med obema elektrodama. Napačno napetost plina lahko izračunamo izPaschenov zakon.Fizika je drugačna za polprevodniške diode, pri katerih je napetost okvare točka, kjer naprava začne voditi v načinu povratne pristranskosti.

Diode so praviloma izdelane iz polprevodniških kristalov, običajno silicija ali germanija. Dodane so nečistoče, ki na eni strani ustvarjajo območje nosilcev negativnega naboja (elektronov) polprevodnik tipa n in nosilci pozitivnega naboja (luknje) za izdelavo polprevodnika tipa p na drugo.

Ko se materiala tipa p in tipa n združita, trenutni tok naboja ustvari tretjo regijo ali območje izpraznitve, kjer ni nobenih nosilcev naboja. Tok teče, ko je na stran p vključena dovolj večja potencialna razlika kot stran n.

Dioda ima običajno visok upor v obratni smeri in ne dovoljuje pretoku elektronov v tem obratno pristranskem načinu. Ko reverzna napetost doseže določeno vrednost, ta upor pade in dioda deluje v obratno pristranskem načinu. Potencial, pri katerem se to zgodi, se imenujenapetost okvare​.

Za razliko od prevodnikov imajo izolatorji elektrone, ki so tesno vezani na svoje atome in se upirajo prostemu elektronskemu toku. Sila, ki drži te elektrone na mestu, ni neskončna in z dovolj napetosti lahko ti elektroni pridobijo dovolj energije za premagovanje teh vezi in izolator postane prevodnik. Prag napetosti, pri katerem se to zgodi, je znan kot napetost okvare ozdielektrična trdnost. V plinu je napetost okvare določena zPaschenov zakon​.

Paschenov zakon je enačba, ki daje probno napetost v odvisnosti od atmosferskega tlaka in dolžine reže in je zapisana kot

kjeV​_b je enosmerna napetost razbijanja,strtlak plina,dje razdalja vrzeli v metrih,AinBso konstante, ki so odvisne od okoliškega plina, inγ​_se je sekundarni koeficient emisije elektronov. Koeficient sekundarne emisije elektronov je točka, kjer imajo vpadni delci dovolj kinetične energije, da ko udarijo v druge delce, povzročijo emisijo sekundarnih delcev.

Tabela napetosti razgradnje zračne reže se lahko uporablja za iskanje napetosti okvare katerega koli plina. Kadar referenčni priročnik ni na voljo, lahko izračun dielektrične trdnosti za dve elektrodi, ločeni z enim palcem (2,54 cm), izračunamo po Paschenovem zakonu, kjer

​A= 112,50 (kPacm)⁻¹

​B= 2737,50 V / (kPa.cm)^-1

​γ​_se = 0.01

​P= 101.325 Pa

Če te vrednosti vključimo v zgornjo enačbo, dobimo

Iz inženirskih in fizikalnih tabel naj bi bilo značilno območje razgradne napetosti v zraku od 20 kV do 75 kV. Obstajajo še drugi dejavniki, ki vplivajo na napetost okvare v zraku, npr. Vlažnost, debelina in temperatura, torej širok razpon.