Ανάλογα με τα ηλεκτρικά χαρακτηριστικά τους, τα υλικά κατηγοριοποιούνται ως αγωγοί, Ημιαγωγοί και Μονωτές. Οι αγωγοί είναι υλικά που μπορούν να μεταφέρουν ηλεκτρισμό εύκολα. Αντίθετα, τα υλικά που δεν μπορούν να μεταφέρουν ηλεκτρισμό κατηγοριοποιούνται ως μονωτές. Τα χαρακτηριστικά των ημιαγωγών υλικών βρίσκονται μεταξύ αγωγών και μονωτών. Ενώ εργάζονται με μονωτές, οι ερευνητές παρατήρησαν ότι το μονωτικό υλικό μπορεί να συμπεριφέρεται ως αγωγός όταν εφαρμόζεται μια συγκεκριμένη ποσότητα ηλεκτρικής ενέργειας σε αυτούς. Αυτό το φαινόμενο ονομάστηκε Breakdown και η ελάχιστη τάση στην οποία συμβαίνει αυτό είναι γνωστή ως Breakdown Voltage. Αυτά τα επίπεδα τάσης είναι διαφορετικά για διαφορετικά υλικά και επίσης εξαρτώνται από τις φυσικές τους ιδιότητες.
Τι είναι η τάση διακοπής;
Το Breakdown Voltage είναι το χαρακτηριστικό των μονωτικών υλικών. Το ελάχιστο επίπεδο τάσης στο οποίο ένας μονωτής αρχίζει να συμπεριφέρεται ως αγωγός και αγωγός ηλεκτρικής ενέργειας είναι γνωστό ως 'Τάση διακοπής'. Είναι επίσης γνωστό ως η διηλεκτρική αντοχή του υλικού.
Διεξαγωγή του ηλεκτρική ενέργεια είναι δυνατή μόνο όταν υπάρχουν κινητά ηλεκτρικά φορτία στα υλικά. Οι μονωτές δεν μπορούν να μεταφέρουν ηλεκτρισμό επειδή δεν υπάρχουν δωρεάν ηλεκτρικά φορτία. Όταν εφαρμόζεται μια διαφορά δυναμικού σε ολόκληρο τον μονωτή, δεν λειτουργεί ηλεκτρική ενέργεια.
Όταν η τιμή της εφαρμοζόμενης διαφοράς δυναμικού αυξάνεται πέρα από ορισμένα επίπεδα, ορισμένα ζεύγη ηλεκτρονίων σπάζουν και η διαδικασία ιονισμού ξεκινά στο υλικό. Αυτό οδηγεί στο σχηματισμό ελεύθερων κινητών ηλεκτρονίων. Αυτά τα κινητά φορτία αρχίζουν να κινούνται από το θετικό άκρο προς το αρνητικό άκρο προκαλώντας τη ροή ηλεκτρικής ενέργειας.
Έτσι, ο μονωτής ξεκινά την αγωγή ηλεκτρισμού και συμπεριφέρεται ως αγωγός. Αυτή η διαδικασία είναι γνωστή ως η ηλεκτρική διακοπή του υλικού και η ελάχιστη τάση από την οποία ξεκινά αυτό το φαινόμενο είναι γνωστή ως «τάση διακοπής του υλικού». Αυτό το επίπεδο τάσης ποικίλλει για διαφορετικούς τύπους υλικών ανάλογα με τη σύνθεση του υλικού, το σχήμα, το μέγεθος και το μήκος του υλικού μεταξύ των ηλεκτρικών επαφών. Η τιμή τάσης κατανομής ενός υλικού που δίνεται από τους κατασκευαστές είναι συνήθως η τιμή μέσης τάσης διακοπής.
Τάση διακοπής διόδων
Οι δίοδοι είναι οι ημιαγωγοί και οι ηλεκτρικές τους ιδιότητες βρίσκονται μεταξύ εκείνων των αγωγών και των μονωτών. ΕΝΑ Δίοδος διασταύρωσης PN σχηματίζεται χρησιμοποιώντας υλικό τύπου P και Ν τύπου. Οι δίοδοι διακλάδωσης PN περιέχουν ένα διάκενο μέσω του οποίου πραγματοποιείται ανταλλαγή φορέων φορτίου. Όταν εφαρμόζεται μια μεροληψία προς τα εμπρός, ρέει ρεύμα στην κατεύθυνση προς τα εμπρός και λαμβάνει χώρα αγωγιμότητα. Όταν εφαρμόζεται αντίστροφη μεροληψία, δεν πρέπει να γίνει αγωγή. Αλλά λόγω της παρουσίας μειονοτικών φορέων φόρτισης, ένα μικρό αντίστροφο ρεύμα ρέει μέσω της διόδου που είναι γνωστή ως ρεύμα διαρροής.
Λόγω της ροής του αντίστροφου ρεύματος, το πλάτος του φράγματος διασταύρωσης αυξάνεται. Όταν αυτή η εφαρμοζόμενη αντίστροφη τάση αυξάνεται σταδιακά σε ένα ορισμένο σημείο μπορεί να παρατηρηθεί μια γρήγορη αύξηση του αντίστροφου ρεύματος. Αυτό είναι γνωστό ως ανάλυση Junction. Η αντίστοιχη εφαρμοζόμενη αντίστροφη τάση σε αυτό το σημείο είναι γνωστή ως Τάση διακοπής της διόδου σύνδεσης PN . Αυτό είναι επίσης γνωστό ως Αντίστροφη τάση διακοπής .
Αντίστροφη-μεροληπτική-PN-Junction-Diode
Ο βασικός παράγοντας για τον προσδιορισμό της τάσης διάσπασης της διόδου είναι η συγκέντρωση ντόπινγκ. Η υπέρβαση αυτού του επιπέδου τάσης προκαλεί την εκθετική αύξηση του ρεύματος διαρροής της διόδου. Όταν υπάρχει διακοπή της διόδου, μπορεί να παρατηρηθεί υπερθέρμανση. Έτσι, όταν λειτουργείτε με αντίστροφη τάση, χρησιμοποιούνται ψύκτρες και εξωτερικές αντιστάσεις.
Τάση διακοπής της διόδου Zener
Οι δίοδοι Zener χρησιμοποιούνται ως βασικά δομικά στοιχεία στο ηλεκτρονικά κυκλώματα . Χρησιμοποιούνται ευρέως για την παροχή τάσης αναφοράς στα ηλεκτρονικά κυκλώματα. Έχουν σχεδιαστεί για να λειτουργούν στις περιοχές κατανομής της διόδου.
Οι δίοδοι Zener είναι βαριές δίοδοι που μπορούν να λειτουργούν αξιόπιστα στις περιοχές με αντίστροφη προκατάληψη. Εδώ η ανάλυση συμβαίνει λόγω του φαινομένου Zener. Στο φαινόμενο Zener όταν το ηλεκτρικό πεδίο της αντίστροφης μεροληψίας Δίοδος Ρ-Ν αυξάνεται, πραγματοποιείται σήραγγα των ηλεκτρονίων σθένους στη ζώνη αγωγιμότητας. Αυτό οδηγεί σε αύξηση των μεταφορέων φορτίου μειοψηφίας αυξάνοντας έτσι το αντίστροφο ρεύμα. Αυτό το φαινόμενο είναι γνωστό ως φαινόμενο Zener και η ελάχιστη τάση από την οποία ξεκινά αυτό το φαινόμενο είναι γνωστή ως Ανάλυση Zener Τάση.
Κατανομή χιονοστιβάδας
Σε ελαφρά ντοπαρισμένη δίοδο, η κατανομή πραγματοποιείται λόγω της επίδρασης της χιονοστιβάδας. Εδώ στο φαινόμενο της χιονοστιβάδας, όταν μια δίοδος λειτουργεί με αντίστροφη μεροληψία λόγω της αυξημένης ηλεκτρικής αρχειοθέτησης, οι φορείς φορτίου μειοψηφίας αποκτούν κινητική ενέργεια και συγκρούονται με τα ζεύγη οπών ηλεκτρονίων, σπάζοντας έτσι τον ομοιοπολικό δεσμό τους και δημιουργώντας νέους φορείς κινητής φόρτισης. Αυτή η αύξηση του αριθμού των μεταφορέων μειοψηφίας οδηγεί σε αύξηση του αντίστροφου ρεύματος που προκαλεί βλάβη. Εδώ, η τάση διακοπής είναι γνωστή ως Τάση διακοπής χιονοστιβάδας .
Ανάλυση-σε-Zener-Diode
Η τάση διακοπής των κοινώς διαθέσιμων Δίοδος Ζένερ κυμαίνεται μεταξύ 1.2V και 200V. Η δίοδος Zener εμφανίζει ελεγχόμενη ανάλυση και δεν απαιτεί κανένα εξωτερικό κύκλωμα για τον περιορισμό του ρεύματος. Τα χαρακτηριστικά V-I της διόδου με κατανομή χιονοστιβάδας αυξάνονται σταδιακά, ενώ για μια δίοδο με ανάλυση Zener τα χαρακτηριστικά V-I είναι έντονα.
Κατανομή σε Στερεά, Υγρά και Αέρια
Εκτός από τα στερεά, πολλά αέρια και υγρά έχουν επίσης ιδιότητες μονωτή και επίσης φαίνεται να υφίστανται φαινόμενα διάσπασης. Η ελάχιστη διηλεκτρική αντοχή του πυριτίου σε θερμοκρασία δωματίου μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας τον παρακάτω τύπο.
|εαδερ| = (12 × 105) / (3-log (N / 10)16)) V / cm
Ο αέρας λειτουργεί επίσης ως μονωτής σε τυπικές συνθήκες ατμοσφαιρικής πίεσης. Διασπάται όταν η τάση αυξάνεται πέρα από τα 3.0kv / mm. Οι τάσεις κατανομής των αερίων μπορούν να υπολογιστούν χρησιμοποιώντας Ο νόμος του Πάστσεν . Σε μερικές συνθήκες κενού το τάση διακοπής αέρα μειώνεται. Όταν ο αέρας υφίσταται αστραπή βλάβης, εμφανίζεται σπινθήρα. Αυτές οι τάσεις είναι επίσης γνωστές ως Striking voltage.
ο τάση διακοπής λαδιού μετασχηματιστή είναι επίσης γνωστό ως διηλεκτρική δύναμη. Είναι η τιμή τάσης στην οποία παρατηρούνται σπινθήρες μεταξύ δύο ηλεκτροδίων που διαχωρίζονται από ένα κενό και βυθίζονται στο λάδι του μετασχηματιστή. Όταν υπάρχει υγρασία ή άλλες αγώγιμες ουσίες στο λάδι, παρατηρούνται χαμηλότερες τιμές τάσης διακοπής. Η ελάχιστη διηλεκτρική ισχύς του ιδανικού λαδιού μετασχηματιστή είναι 30KV.
Η βλάβη μπορεί επίσης να παρατηρηθεί σε καλώδια που φέρουν ρεύμα. Η τάση διακοπής του καλωδίου εξαρτάται από την παρουσία υγρασίας γύρω από αυτό, τον χρόνο εφαρμογής της τάσης και τη θερμοκρασία λειτουργίας των καλωδίων. Ποια είναι η ελάχιστη τάση βλάβης του a Δίοδος Ζένερ ;
