Електрично поље је област простора око наелектрисане честице која врши силу на друге наелектрисане честице. Правац овог поља је правац силе коју би поље деловало на позитиван пробни електрични набој. Снага електричног поља је волт по метру (В / м). Технички, изолатори не проводе електричну енергију, али ако је електрично поље довољно велико, изолатор се квари и проводи електричну енергију.
То се понекад може видети као електрично пражњење или лук у ваздуху између две електроде. Напон пробоја гаса може се израчунати изПасцхенов закон.Физика је другачија за полупроводничке диоде где је напон пробоја тачка у којој уређај почиње да проводи у режиму обрнуте пристрасности.
Напонски пробој
Диоде и полупроводници
Диоде су обично направљене од полупроводничких кристала, обично силицијума или германијума. Нечистоће се додају да би се створило подручје носача негативног наелектрисања (електрона) на једној страни које стварају полупроводник н-типа и носачи позитивног наелектрисања (рупе) за израду полупроводника п-типа на друго.
Када се материјали п-типа и н-типа споје, тренутни проток наелектрисања ствара трећу регију или област исцрпљености у којој нема носача наелектрисања. Струја тече када се на п-страну примени довољно већа разлика потенцијала од н-стране.
Диода обично има велики отпор у обрнутом смеру и не дозвољава струјање електрона у овом реверзном пристрасном режиму. Када обрнути напон достигне одређену вредност, овај отпор опада и диода проводи у режиму обрнутог пристрасности. Потенцијал с којим се то догађа назива сенапона пробоја.
Изолатори
За разлику од проводника, изолатори имају електроне који су чврсто повезани са својим атомима и који се одупиру протоку слободног електрона. Сила која држи ове електроне на месту није бесконачна и са довољно напона ти електрони могу добити довољно енергије да превазиђу те везе и изолатор постаје проводник. Праг напона на којем се то догађа познат је као напон пробоја илидиелектрична чврстоћа. У гасу напон пробоја одређује се помоћуПасцхенов закон.
Пасцхенов закон је једначина која даје пробојни напон у функцији атмосферског притиска и дужине зазора и записује се као
В_б = \ фрац {Бпд} {\ лн {(Апд)} - \ лн {(\ лн {(1 + 1 / \ гамма_ {се})})}}}
гдеВ.б је једносмерни напон пробоја,стрје притисак гаса,дје удаљеност зазора у метрима,А.иБ.су константе које зависе од околног гаса иγсе је секундарни коефицијент емисије електрона. Коефицијент секундарне емисије електрона је тачка у којој упадне честице имају довољно кинетичке енергије да када ударе у друге честице изазову емисију секундарних честица.
Израчунавање напона пробоја ваздуха по инчу
Табела напона пробоја ваздушног зазора може се користити за тражење напона пробоја за било који гас. Тамо где референтни приручник није доступан, прорачун диелектричне чврстоће за две електроде одвојене једним инчем (2,54 цм) може се израчунати помоћу Пасцхеновог закона где
А.= 112,50 (кПацм)−1
Б.= 2737,50 В / (кПа.цм)-1
γсе = 0.01
П.= 101.325 Па
Укључивање тих вредности у горњу једначину даје
В_б = \ фрац {2737.50 \ пута 101.325 \ пута 2,54 \ пута 10 ^ {- 2}} {\ лн {(112,50 \ пута 101.325 \ пута 2,54 \ пута 10 ^ {- 2})} - \ лн {(\ лн {(1 + 1 / 0,01)})}} = 20,3 \ текст {кВ}
Из инжењерских и физичких табела очекује се да ће типични опсег напона пробоја у ваздуху бити од 20 кВ до 75 кВ. Постоје и други фактори који утичу на пробојни напон у ваздуху, нпр. Влажност, дебљина и температура, отуда и широк опсег.