Bir elektrik alanı, diğer yüklü parçacıklar üzerinde bir kuvvet uygulayan yüklü bir parçacığın etrafındaki uzay bölgesidir. Bu alanın yönü, alanın pozitif bir test elektrik yüküne uygulayacağı kuvvetin yönüdür. Elektrik alanının gücü volt/metredir (V/m). Teknik olarak yalıtkanlar elektriği iletmezler, ancak elektrik alanı yeterince büyükse yalıtkan bozulur ve elektriği iletir.
Bu bazen iki elektrot arasında bir elektrik boşalması veya havada ark olarak görülebilir. Bir gazın arıza voltajı şu şekilde hesaplanabilir:Paschen Yasası.Fizik, arıza voltajının cihazın ters önyargı modunda iletmeye başladığı nokta olduğu yarı iletken diyotlar için farklıdır.
Arıza Gerilimi
Diyotlar ve Yarı İletkenler
Diyotlar tipik olarak yarı iletken kristallerden, genellikle silikon veya germanyumdan yapılır. Bir tarafta negatif yük taşıyıcıları (elektronlar) bölgesi oluşturmak için safsızlıklar eklenir. üzerinde bir p-tipi yarı iletken yapmak için bir n-tipi yarı iletken ve pozitif yük taşıyıcıları (delikler) diğer.
p-tipi ve n-tipi malzemeler bir araya getirildiğinde, anlık bir yük akışı, hiçbir yük taşıyıcısının bulunmadığı üçüncü bir bölge veya tükenme bölgesi oluşturur. p tarafına n tarafına göre yeterince daha yüksek bir potansiyel farkı uygulandığında bir akım akar.
Bir diyot tipik olarak ters yönde yüksek bir dirence sahiptir ve bu ters yönlü modda elektronların akmasına izin vermez. Ters voltaj belirli bir değere ulaştığında bu direnç düşer ve diyot ters yönlü modda iletir. Bunun meydana geldiği potansiyele denir.arıza gerilimi.
izolatörler
İletkenlerin aksine, yalıtkanlar, serbest elektron akışına direnen atomlarına sıkıca bağlı elektronlara sahiptir. Bu elektronları yerinde tutan kuvvet sonsuz değildir ve yeterli voltajla bu elektronlar bu bağların üstesinden gelmek için yeterli enerjiyi kazanabilir ve yalıtkan iletken olur. Bunun meydana geldiği eşik voltajı, arıza voltajı veyadielektrik gücü. Bir gazda, arıza voltajı şu şekilde belirlenir:Paschen Yasası.
Paschen Yasası, atmosferik basıncın ve boşluk uzunluğunun bir fonksiyonu olarak arıza gerilimini veren bir denklemdir ve şu şekilde yazılır:
V_b=\frac{Bpd}{\ln{(Apd)}-\ln{(\ln{(1+1/\gamma_{se})})}}
neredeVb DC arıza gerilimi,pgazın basıncıdır,dmetre cinsinden boşluk mesafesi,birveBçevreleyen gaza bağlı olan sabitlerdir veγse ikincil elektron emisyon katsayısıdır. İkincil elektron emisyon katsayısı, gelen parçacıkların, diğer parçacıklara çarptıklarında ikincil parçacıkların emisyonunu indükleyecek kadar yeterli kinetik enerjiye sahip olduğu noktadır.
İnç Başına Havanın Arıza Gerilimini Hesaplama
Herhangi bir gazın arıza voltajını aramak için bir hava boşluğu arıza voltajı tablosu kullanılabilir. Bir referans kılavuzunun bulunmadığı durumlarda, bir inç (2,54 cm) ile ayrılmış iki elektrot için dielektrik mukavemet hesaplaması Paschen Yasası kullanılarak hesaplanabilir.
bir= 112,50 (kPacm)−1
B= 2737,50 V/(kPa.cm)-1
γse = 0.01
P= 101.325 Pa
Bu değerleri yukarıdaki denklem verimlerine takmak
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\metin{ kV}
Mühendislik ve fiziksel tablolardan, havadaki arıza voltajının tipik aralığının 20 kV ila 75 kV olması beklenir. Nem, kalınlık ve sıcaklık gibi havadaki arıza voltajını etkileyen başka faktörler de vardır, dolayısıyla geniş aralık.