Як розрахувати пробивну напругу

Електричне поле - це область простору навколо зарядженої частинки, яка діє на інші заряджені частинки. Напрямок цього поля - це напрямок сили, яку поле чинить на позитивний випробувальний електричний заряд. Сила електричного поля становить вольт на метр (В / м). Технічно ізолятори не проводять електрику, але якщо електричне поле досить велике, ізолятор руйнується і проводить електрику.

Це іноді можна розглядати як електричний розряд або дугу в повітрі між двома електродами. Напругу пробою газу можна розрахувати зЗакон Пашена.Фізика відрізняється для напівпровідникових діодів, де напруга пробою є точкою, де пристрій починає проводити в режимі зворотного зміщення.

Пробивна напруга

Діоди та напівпровідники

Діоди, як правило, виготовляються з напівпровідникових кристалів, як правило, з кремнію або германію. Домішки додаються для створення області негативних носіїв заряду (електронів), що створюють з одного боку напівпровідник n-типу та носії позитивного заряду (дірки) для виготовлення напівпровідника p-типу на інший.

instagram story viewer

Коли матеріали p-типу та n-типу об'єднані, миттєвий потік заряду створює третю область або область виснаження, де відсутні носії заряду. Струм протікає, коли до p-сторони прикладена достатньо більша різниця потенціалів, ніж n-сторона.

Діод, як правило, має високий опір у зворотному напрямку і не дозволяє електронам протікати в цьому режимі з зворотним зміщенням. Коли зворотна напруга досягає певного значення, цей опір падає, і діод працює в режимі зворотного зміщення. Потенціал, при якому це відбувається, називаєтьсянапруга пробою​.

Ізолятори

На відміну від провідників, ізолятори мають електрони, тісно зв’язані зі своїми атомами, що протистоїть вільному потоку електронів. Сила, що утримує ці електрони на місці, не є нескінченною, і при достатній напрузі ці електрони можуть набирати достатньо енергії, щоб подолати ці зв’язки, і ізолятор стає провідником. Порогова напруга, при якій це відбувається, відома як напруга пробою абодіелектрична міцність. У газі напруга пробою визначаєтьсяЗакон Пашена​.

Закон Пашена - це рівняння, яке дає напругу пробою як функцію атмосферного тиску та довжини зазору і записується як

V_b = \ frac {Bpd} {\ ln {(Apd)} - \ ln {(\ ln {(1 + 1 / \ gamma_ {se})})}}}

деVb - напруга пробою постійного струму,стор- тиск газу,d- відстань зазору в метрах,AіB- константи, які залежать від навколишнього газу, іγse - коефіцієнт вторинної електронної емісії. Коефіцієнт вторинного електронного випромінювання - це точка, коли падаючі частинки мають достатньо кінетичної енергії, щоб, потрапляючи в інші частинки, вони викликали випромінювання вторинних частинок.

Розрахунок напруги пробою повітря на дюйм

Таблицю напруги пробою повітряного зазору можна використовувати для пошуку напруги пробою будь-якого газу. Якщо довідковий посібник відсутній, розрахунок діелектричної міцності для двох електродів, розділених одним дюймом (2,54 см), можна обчислити, використовуючи закон Пашена

A= 112,50 (кПакм)−1

B= 2737,50 В / (кПа.см)-1

γse = 0.01

P= 101 325 Па

Підключення цих значень до наведеного рівняння дає

V_b = \ frac {2737.50 \ помножено на 101 325 \ по 2,54 \ по 10 ^ {- 2}} {\ ln {(112,50 \ по 101 325 \ по 2,54 \ по 10 ^ {- 2})} - \ ln {(\ ln {(1 + 1 / 0,01)})}} = 20,3 \ текст {кВ}

З інженерних та фізичних таблиць, типовий діапазон напруги пробою в повітрі, як очікується, буде від 20 кВ до 75 кВ. Є й інші фактори, що впливають на пробивну напругу в повітрі, наприклад, вологість, товщина та температура, отже, широкий діапазон.

Teachs.ru
  • Поділитися
instagram viewer