Шта је пробојни напон у спојним диодама и Зенер диодама

У зависности од њихових електричних карактеристика, материјали су категорисани као проводници, Полупроводници , и изолатори. Проводници су материјали који могу лако проводити електричну енергију. Насупрот томе, материјали који не могу провести никакву електричну енергију категорисани су као изолатори. Карактеристике полупроводничких материјала леже између проводника и изолатора. Током рада са изолаторима, истраживачи су приметили да се материјал изолатора може понашати као проводник када се на њих примени одређена количина електричне енергије. Ова појава је названа Бреакдовн (пробој), а минимални напон на којем се то дешава познат је као Бреакдовн Волтаге. Ови нивои напона се разликују за различите материјале и такође зависе од њихових физичких својстава.

Шта је пробојни напон?

Пробојни напон је карактеристика изолационих материјала. Минимални ниво напона на којем се изолатор почиње понашати као проводник и проводи електричну енергију познат је под називом „пробојни напон“. Такође је познат и као диелектрична чврстоћа материјала.

Спровођење електрична енергија је могуће само када у материјалима постоје мобилни електрични набоји. Изолатори не могу да проводе електричну енергију јер у њима нема бесплатних мобилних електричних набоја. Када се на изолатор примени потенцијална разлика, он не проводи никакву електричну енергију.

Када се вредност примењене разлике потенцијала повећа изнад одређених нивоа, неки електронски парови се прекидају и процес јонизације започиње у материјалу. То доводи до стварања слободних мобилних електрона. Ови мобилни набоји почињу да се крећу од позитивног ка негативном крају узрокујући проток електричне енергије.

Дакле, изолатор почиње да проводи електричну енергију и понаша се као проводник. Овај процес је познат под називом Електрични пробој материјала, а минимални напон при којем овај феномен започиње познат је као „Напон пробоја материјала“. Овај ниво напона варира за различите врсте материјала у зависности од састава материјала, облика, величине и дужине материјала између електричних контаката. Вредност напона пробоја материјала који дају произвођачи обично је вредност просечног напона пробоја.

Напон пробоја диоде

Диоде су полупроводници а њихова електрична својства леже између својстава проводника и изолатора. А. ПН спојна диода се формира помоћу материјала типа П и типа Н. ПН спојне диоде садрже пропусни опсег кроз који се одвија размена носача наелектрисања. Када се примени преднаклон, струја тече у правцу напред и одвија се проводљивост. Када се примени обрнута пристрасност, не би требало да дође до проводљивости. Али због присуства мањинских носача наелектрисања, мала обрнута струја протиче кроз диоду познату као струја цурења.

Због протока реверзне струје повећава се ширина спојне преграде. Када се овај примењени напон обрнутог пристрасности постепено повећава у одређеној тачки, може се уочити брзо повећање обрнуте струје. Ово је познато као квар на споју. Одговарајући примењени обрнути напон у овом тренутку познат је као Напон пробоја ПН спојне диоде . Ово је такође познато као Напон обрнутог пробоја .

Обрнуто-пристрасна-ПН-спојна диода

Суштински фактор за одређивање напона пробоја диоде је њена концентрација допинга. Прекорачење овог нивоа напона узрокује експоненцијално повећање струје цурења диоде. Када се диода поквари, може се приметити прегревање. Дакле, када се ради са обрнутим напонима користе се хладњаци и спољни отпорници.

Напон пробоја Зенер диоде

Зенер диоде се користе као основни грађевни блокови у електронских кола . Популарно се користе за пружање референтног напона електронским колима. Дизајнирани су за рад у регионима распада диоде.

Зенер диоде су јако диоде које могу поуздано да раде у реверзно пристрасним регионима. Овде се долази до слома због Зенер ефекта. У Зенеровом ефекту када је електрично поље обрнуто пристрасног П-Н диода је повећано, долази до тунелирања валентних електрона у проводни појас. То доводи до повећања мањинских носача наелектрисања, чиме се повећава обрнута струја. Овај феномен познат је под називом Зенер-ов ефекат, а минимални напон на којем овај феномен започиње познат је као Зенер Бреакдовн Волтажа.

Слом лавине

На лагано допираним диодама долази до распада због ефекта лавине. Овде у ефекту лавине, када се диодом ради у обрнутом пристрасности због повећаних електричних поља, мањински носачи наелектрисања добијају кинетичку енергију и сударају се са паровима електронских рупа, прекидајући тако своју ковалентну везу и стварајући нове мобилне носаче наелектрисања. Овај пораст броја мањинских носача наелектрисања доводи до повећања реверзне струје која узрокује квар. Овде је напон пробоја познат као Напон слома лавине .

Разградња у Зенер-диоди

Пробојни напон уобичајено доступног Зенер диода варира између 1,2 В и 200 В. Зенер диода показује контролисани слом и не захтева никакво спољно коло за ограничавање струје. В-И карактеристике диоде са лавинским пробојем постепено се повећавају, док су за диоде са Зенер-овим пробојем В-И карактеристике оштре.

Разградња чврстих тела, течности и гасова

Поред чврстих супстанци, многи гасови и течности такође имају изолациона својства и такође се подвргавају појавама распада. Минимална диелектрична чврстоћа силицијума на собној температури може се израчунати помоћу следеће формуле.

е_бр|. | = (12 × 10⁵) / (3-дневник (Н / 10¹⁶)) В / цм

Ваздух такође делује као изолатор у стандардним условима атмосферског притиска. Пробија се када напон порасте преко 3.0кв / мм. Напони пробоја гасова могу се израчунати помоћу Пасцхенов закон . У условима делимичног вакуума напон пробоја ваздуха опада. Када ваздух прође кроз пробојну муњу, долази до варничења. Ови напони су познати и као ударни напони.

Тхе напони пробоја трансформаторског уља је такође познат као његова диелектрична чврстоћа. То је вредност напона при којој се примећују варнице између две електроде које су одвојене размаком и уроњене у трансформаторско уље. Када су у уљу присутне влага или друге проводне супстанце, примећују се ниже вредности напона пробоја. Минимална диелектрична чврстоћа идеалног трансформаторског уља је 30КВ.

Квар се може приметити и на кабловима који носе струју. Напон пробоја кабла зависи од присуства влаге око њега, времена примене напона и радне температуре каблова. Колики је најмањи напон пробоја а Зенер диода ?