Materjalid on vastavalt nende elektrilistele omadustele liigitatud dirigentideks, Pooljuhid ja isolaatorid. Dirigendid on materjalid, mis võimaldavad elektrit hõlpsalt juhtida. Seevastu materjalid, mis ei suuda elektrit juhtida, liigitatakse isolaatorite hulka. Pooljuhtmaterjalide omadused asuvad juhtide ja isolaatorite vahel. Isolaatoritega töötades on teadlased täheldanud, et isolaatori materjali saab dirigendina käituma panna, kui neile rakendatakse teatud kogus elektrit. Seda nähtust nimetati jaotuseks ja minimaalne pinge, mille korral see toimub, on tuntud kui purunemispinge. Need pingetasemed on erinevate materjalide jaoks erinevad ja sõltuvad ka nende füüsikalistest omadustest.
Mis on purunemispinge?
Jaotuspinge on isolaatori materjalidele iseloomulik. Minimaalset pingetaset, mille juures isolaator hakkab käituma juhina ja juhib elektrit, nimetatakse „purunemispingeks“. Seda nimetatakse ka materjali dielektriliseks tugevuseks.
Läbiviimine elekter on võimalik ainult siis, kui materjalides on liikuvaid elektrilaenguid. Isolaatorid ei saa elektrit juhtida, kuna neis pole tasuta mobiilseid elektrilaenguid. Kui kogu isolaatoril rakendatakse potentsiaalset erinevust, ei juhi see elektrit.
Kui rakendatud potentsiaalide erinevuse väärtust suurendatakse üle teatud taseme, purunevad mõned elektronipaarid ja materjalis algab ionisatsiooniprotsess. See viib vabade liikuvate elektronide moodustumiseni. Need mobiililaengud hakkavad liikuma positiivsest otsast negatiivse otsa poole, põhjustades elektrivoogu.
Seega hakkab isolaator elektrit juhtima ja käitub juhina. See protsess on tuntud kui materjali elektriline lagunemine ja minimaalne pinge, millest see nähtus algab, on tuntud kui 'materjali purunemispinge'. See pinge tase varieerub erinevat tüüpi materjalide puhul sõltuvalt materjali koostisest, kujust, suurusest ja elektriliste kontaktide vahelise materjali pikkusest. Tootjate antud materjali purunemispinge väärtus on tavaliselt keskmine purunemispinge väärtus.
Dioodide purunemispinge
Dioodid on pooljuhid ja nende elektrilised omadused asuvad juhtmete ja isolaatorite vahel. A PN-ristmiku diood moodustatakse P- ja N-tüüpi materjali abil. PN-dioodid sisaldavad ribalaiust, mille kaudu toimub laengukandjate vahetus. Kui rakendatakse ettepoole suunatud kallutatust, voolab vool edasi ja juhtimine toimub. Kui kasutatakse vastupidist eelarvamust, ei tohiks juhtivus toimuda. Kuid vähemuslaengukandjate olemasolu tõttu voolab lekkevooluna tuntud dioodi kaudu väike vastupidine vool.
Vastupidise voolu tõttu suureneb ristmiku tõkke laius. Kui seda rakendatud vastupidist eelarvepinget teatud punktis järk-järgult suurendatakse, võib täheldada pöördvoolu kiiret suurenemist. Seda nimetatakse Junctioni jaotuseks. Vastavat rakendatud vastupidist pinget selles punktis tuntakse PN-ristmiku dioodi purunemispinge . Seda tuntakse ka kui Pöördlõhkepinge .
Tagurpidi kallutatud-PN-ristmik-diood
Dioodi purunemispinge määramise oluline tegur on selle dopingukontsentratsioon. Selle pingetaseme ületamine põhjustab dioodi lekkevoolu eksponentsiaalset kasvu. Dioodi lagunemise korral võib täheldada ülekuumenemist. Niisiis, vastupidise pingega töötamisel kasutatakse jahutusradiaatoreid ja väliseid takistoreid.
Zeneri dioodi purunemispinge
Zeneri dioode kasutatakse aastal elektroonilised ahelad . Neid kasutatakse levinud elektrooniliste ahelate võrdluspinge tagamiseks. Need on mõeldud töötama dioodi lagunemispiirkondades.
Zeneri dioodid on tugevalt dioodid, mis võivad vastupidises kallutatuses töötada usaldusväärselt. Siin toimub jaotus Zeneri efekti tõttu. Zeneri efektis, kui vastupidise kallutatuse elektriväli P-N diood suureneb, toimub valentselektroonide tunneliseerumine juhtimisribasse. See toob kaasa vähemuslaengukandjate kasvu, suurendades seeläbi vastupidist voolu. Seda nähtust tuntakse Zeneri efektina ja minimaalne pinge, millest see nähtus algab, on tuntud kui Zeneri jaotus Pinge.
“mis on pid? ”
Laviini jaotus
Kergelt legeeritud dioodides toimub lagunemine laviini efekti tõttu. Siin laviini efekti korral, kui dioodi käitamine suurenenud elektrilise viiruse tõttu on vastupidises eelhäälestuses, saavad vähemuslaengukandjad kineetilist energiat ja põrkuvad kokku elektron-auk paaridega, purustades seeläbi nende kovalentse sideme ja luues uued mobiilsed laengukandjad. See vähemuslaengukandjate arvu suurenemine põhjustab vastupidise voolu kasvu, mis põhjustab rikkeid. Siin on purunemispinge tuntud kui Laviini purunemispinge .
Jaotus Zener-dioodis
Üldkasutatava purunemispinge Zeneri diood varieerub vahemikus 1,2 V kuni 200 V. Zeneri dioodil on kontrollitud jaotus ja see ei vaja voolu piiramiseks väliseid vooluringe. Laviini lagunemisega dioodi V-I omadused suurenevad järk-järgult, samas kui Zeneri lagunemisega dioodi puhul on V-I omadused teravad.
Jaotus tahkistes, vedelikes ja gaasides
Lisaks tahketele ainetele on paljudel gaasidel ja vedelatel ka isolaatori omadused ning need läbivad lagunemisnähte. Räni minimaalse dielektrilise tugevuse toatemperatuuril saab arvutada järgmise valemi abil.
ebr| = (12 × 105) / (3 logi (N / 1016)) V / cm
Õhk toimib tavalistes atmosfäärirõhu tingimustes ka isolaatorina. See laguneb siis, kui pinge tõuseb üle 3,0 kv / mm. Gaaside lagunemispinge saab arvutada Pascheni seadus . Osalise vaakumi tingimustes õhu purunemispinge väheneb. Kui õhk läbib lagunevaid välke, tekib säde. Neid pingeid tuntakse ka kui löövaid pingeid.
The trafoõli purunemispinge on tuntud ka kui selle dielektriline tugevus. See on pinge väärtus, mille juures täheldatakse sädemeid kahe elektroodiga, mis on eraldatud piluga ja sukeldatud trafoõlisse. Kui õlis on niiskust või muid juhtivaid aineid, täheldatakse madalamaid purunemispinge väärtusi. Ideaalse trafoõli minimaalne dielektriline tugevus on 30KV.
Lõhkemist võib täheldada ka voolu kandvates kaablites. Kaabli purunemispinge sõltub niiskuse olemasolust selle ümber, pinge rakendamise ajast ja kaablite töötemperatuurist. Mis on minimaalne purunemispinge a Zeneri diood ?
