Čo je to rozkladné napätie v spojovacích diódach a Zenerovej dióde

Vyskúšajte Náš Nástroj Na Odstránenie Problémov





V závislosti na ich elektrických vlastnostiach sú materiály kategorizované ako vodiče, Polovodiče a Izolátory. Vodiče sú materiály, ktoré môžu ľahko viesť elektrinu. Naproti tomu materiály, ktoré nemôžu viesť žiadnu elektrinu, sa kategorizujú ako izolátory. Vlastnosti polovodičových materiálov ležia medzi vodičmi a izolátormi. Pri práci s izolátormi vedci zistili, že je možné dosiahnuť, aby sa izolačný materiál choval ako vodič, keď sa na ne použije určité množstvo elektriny. Tento jav dostal názov Breakdown a minimálne napätie, pri ktorom k tomu dôjde, je známe ako Breakdown Voltage. Tieto úrovne napätia sú pre rôzne materiály odlišné a závisia tiež od ich fyzikálnych vlastností.

Čo je to prierazné napätie?

Breakdown Voltage je charakteristická pre materiály izolátora. Minimálna úroveň napätia, pri ktorej sa izolátor začína správať ako vodič a vedie elektrinu, sa nazýva „Priraďovacie napätie“. Je známa aj ako dielektrická pevnosť materiálu.




Vedenie elektrina je možné, iba ak sú v materiáloch mobilné elektrické náboje. Izolátory nemôžu viesť elektrinu, pretože v nich nie sú žiadne bezplatné mobilné elektrické náboje. Ak sa na izolátor použije potenciálny rozdiel, nevodí to žiadnu elektrinu.

Keď sa hodnota rozdielu aplikovaného potenciálu zvýši nad určité úrovne, niektoré elektrónové páry sa rozbijú a v materiáli sa začne ionizačný proces. To vedie k tvorbe voľných mobilných elektrónov. Tieto mobilné poplatky sa začnú pohybovať od kladného konca k zápornému koncu, čo spôsobí tok elektriny.



Izolátor teda začne viesť elektrinu a správa sa ako vodič. Tento proces je známy ako elektrické rozbitie materiálu a minimálne napätie, pri ktorom tento jav začína, je známe ako „rozkladné napätie materiálu“. Táto úroveň napätia sa líši pre rôzne typy materiálov v závislosti od zloženia materiálu, tvaru, veľkosti a dĺžky materiálu medzi elektrickými kontaktmi. Hodnota prierazného napätia materiálu udaná výrobcami je zvyčajne hodnotou priemerného prierazného napätia.

Prerušovacie napätie diódy

Diódy sú polovodiče a ich elektrické vlastnosti ležia medzi vlastnosťami vodičov a izolátorov. A Prechodová dióda PN sa formuje pomocou materiálu typu P a N. Spojovacie diódy PN obsahujú bandgap, cez ktorý prebieha výmena nosičov náboja. Keď sa použije predpätie, prúd prúdi v smere dopredu a dôjde k vedeniu. Ak sa použije spätné predpätie, nemalo by sa uskutočniť žiadne vedenie. Ale kvôli prítomnosti menšinových nosičov náboja preteká diódou malý spätný prúd známy ako zvodový prúd.


V dôsledku toku spätného prúdu sa zväčšuje šírka spojovacej bariéry. Keď sa toto použité reverzné predpätie v určitom bode postupne zvyšuje, je možné pozorovať rýchle zvýšenie reverzného prúdu. Toto sa nazýva zlyhanie spojenia. Zodpovedajúce použité reverzné napätie v tomto bode je známe ako Prerušovacie napätie spojovacej diódy PN . Toto je tiež známe ako Spätné poruchové napätie .

Reverzne predpätá dióda PN-Junction

Reverzno-predpätá-PN-križovatka-dióda

Podstatným faktorom na určenie prierazného napätia diódy je jej dopingová koncentrácia. Prekročenie tejto úrovne napätia spôsobí exponenciálne zvýšenie zvodového prúdu diódy. Pri poruche diódy môžete pozorovať prehriatie. Pri prevádzke s reverzným napätím sa teda používajú chladiče a externé odpory.

Priraďovacie napätie Zenerovej diódy

Zenerove diódy sa používajú ako základné stavebné prvky v elektronické obvody . Ľudovo sa používajú na zabezpečenie referenčného napätia pre elektronické obvody. Sú určené na prácu v poruchových oblastiach diódy.

Zenerove diódy sú veľmi silné diódy, ktoré môžu spoľahlivo fungovať v reverzne predpätých oblastiach. Tu dochádza k rozpadu v dôsledku Zenerovho efektu. V Zenerovom efekte, keď je elektrické pole spätne predpäté P-N dióda sa zvyšuje, prebieha tunelovanie valenčných elektrónov do vodivého pásma. To vedie k zvýšeniu menšinových nosičov náboja, čím sa zvyšuje spätný prúd. Tento jav je známy ako Zenerov jav a minimálne napätie, pri ktorom tento jav začína, je známe ako Zenerovo zrútenie Napätie.

Rozdelenie lavíny

Pri ľahko dotovanej dióde dôjde k poruche v dôsledku lavínového efektu. Tu v Lavínovom efekte, keď je dióda prevádzkovaná v obrátenom predpätí v dôsledku zvýšeného elektrického poľa, menšinové nosiče náboja získavajú kinetickú energiu a kolidujú s pármi elektrón-diera, čím porušujú svoju kovalentnú väzbu a vytvárajú nové mobilné nosiče náboja. Toto zvýšenie počtu menšinových nosičov náboja vedie k zvýšeniu reverzného prúdu spôsobujúceho poruchu. Tu je prierazné napätie známe ako Lavínové poruchové napätie .

Porucha v Zenerovej dióde

Porucha v Zenerovej dióde

Priraďovacie napätie bežne dostupného napätia Zenerova dióda sa pohybuje medzi 1,2 V až 200 V. Zenerova dióda vykazuje riadené poruchy a na obmedzenie prúdu nevyžaduje žiadne externé obvody. Charakteristiky V-I diódy s rozpadom lavíny sa postupne zvyšujú, zatiaľ čo pre diódu so Zenerovým rozpadom sú charakteristiky V-I ostré.

Členenie v tuhých látkach, kvapalinách a plynoch

Okrem tuhých látok má veľa plynov a kvapalín tiež izolačné vlastnosti a tiež je zrejmé, že prechádzajú javmi rozpadu. Minimálnu dielektrickú pevnosť kremíka pri izbovej teplote je možné vypočítať pomocou nižšie uvedeného vzorca.

ebr| = (12 × 105) / (3-log (N / 10.)16))V/cm

Vzduch funguje aj ako izolátor pri štandardných podmienkach atmosférického tlaku. Poruší sa, keď napätie stúpne nad 3,0 kV / mm. Prerušovacie napätie plynov je možné vypočítať pomocou vzorca Paschenov zákon . V podmienkach čiastočného vákua rozkladné napätie vzduchu klesá. Keď dôjde k rozkladu blesku vo vzduchu, dôjde k iskreniu. Tieto napätia sú tiež známe ako štrajkujúce napätia.

The prierazné napätie transformátorového oleja je tiež známa ako dielektrická sila. Je to hodnota napätia, pri ktorej sú medzi dvoma elektródami oddelenými medzerou a ponorené do transformátorového oleja pozorované iskry. Ak je v oleji prítomná vlhkosť alebo iné vodivé látky, sú pozorované nižšie hodnoty prierazného napätia. Minimálna dielektrická pevnosť ideálneho transformátorového oleja je 30 KV.

Poruchu možno pozorovať aj na kábloch, ktoré vedú prúd. Prerušovacie napätie kábla závisí od prítomnosti vlhkosti v jeho okolí, od času pôsobenia napätia a od pracovnej teploty káblov. Aké je minimálne prierazné napätie a Zenerova dióda ?