Spenningsammenbrudd

Den lavinespenningen (eller “ sammenbrudd spenning”) av en elektrisk isolator er den minste elektriske spenningen som gjør en del av en isolator ledende . Dette begrepet brukes spesielt for kondensatorer , hvis drift er basert på at isolatoren skiller sine to terminaler: hvis sammenbruddsspenningen overskrides, dannes en lysbue mellom de to terminalene, som ødelegger kondensatoren ved endring av isolasjonsmaterialet., med mindre dette materialet sies å være selvregenererende, for eksempel luft.

Nedbrytningsspenningen til en diode er den omvendte elektriske spenningen som gjør en diode ledende i blokkeringsretningen. Noen komponenter, som triacs , har direkte spenning.

Isolerende koffert

Nedbrytningsspenning er et kjennetegn ved elektriske isolatorer som definerer den maksimale potensialforskjellen som kan påføres et materiale før det blir en leder. I faste isolatorer svekker den elektriske strømmen materialet i sin vei ved å skape permanente modifikasjoner, enten molekylære eller fysiske. I sjeldne gasser som finnes i visse typer utladningslamper , blir sammenbruddsspenningen noen ganger referert til som "startspenning".

Nedbrytningsspenningen til et materiale er ikke perfekt definert fordi det er en slags brudd hvis utseende ved en gitt spenning er en sannsynlighet. Når en presis verdi er spesifisert, er det vanligvis en gjennomsnittsverdi observert over flere eksperimenter. Vi snakker også om "tåle spenning" når sannsynligheten for brudd ved en gitt spenning er så lav at det kan anses at materialet vil forbli isolerende ved denne spenningen.

Nedbrytningsspenningen til et materiale kan ta to verdier avhengig av eksperimentelle forhold: vekselstrømsspenning og pulsstrøm. Vekselstrømmen er den tradisjonelle hovedstrømmen, med en frekvens på 50  Hz eller 60  Hz i henhold til landet. Strømspenning for pulserende strøm måler hva som skjer i tilfelle lyn og tilsvarer vanligvis en stigingstid på 1,2 mikrosekunder for å nå 90% av maksimumsverdien, og en falltid på 50 mikrosekunder for å være 50% av maksimumsverdien.

I USA satte to tekniske standarder eksperimentelle forhold, ASTM D1816 og ASTM D3300, publisert av ASTM ( American Society for Testing and Materials ).

Nedbrytningsspenning i gasser

Under standardforhold, ved atmosfæretrykk, er gasser veldig gode isolatorer som krever en betydelig forskjell i potensialet før de produserer en lysbue (for eksempel lyn). I vakuum kan denne nedbrytningsspenningen reduseres til det punktet hvor to uisolerte overflater kan forårsake dielektrisk nedbrytning av gassen i mediet. Dette fenomenet har gitt opphav til ulike bruksområder i industrien (som for eksempel produksjon av mikroprosessorer ), men under andre omstendigheter kan det forårsake betydelig skade på utstyret, og føre til at sammenbruddet oppfører seg som en reell feil. Kortslutning .

Nedbrytningsspenningen i en gass er beskrevet av Paschens lov  :

hvor er likestrømsnedbrytningsspenningen, og er konstanter som avhenger av gassen i mediet, er trykket til mediet, er avstanden mellom elektrodene og er den andre Townsend- ioniseringskoeffisienten .

Dioder

Nedbrytningsspenningen er en av egenskapene til dioder som spesifiserer den maksimale omvendte spenningen som kan påføres dioden uten å forårsake en eksponentiell økning i strømmen i dioden. Hvis strømmen er begrenset, ødelegger ikke dioden å overskride sammenbruddsspenningen.
De zenerdioder er vanlige dioder, er halvleder er sterkt dopet , og som utnytter omsetningen av dioden ved gjennomslagsspenningen for å frembringe spenningsstyresystemer.

Merknader og referanser

  1. (in) Emelyanov og Emelyanova, Abstracts of Papers , Proc. XXII ISDEIV, Matsue, 2006, vol. 1, s. 37.
  2. (no) JM Meek og JD Craggs, Elektrisk sammenbrudd av gasser , Wiley, Chichester, 1978.
  3. (in) Shinji Sato Kenichi Koyama, forholdet mellom elektrodeoverflatens ujevnhet og impulsnedbrytningsspenning i vakuumgap av Cu- og Cu-Cr-elektroder , Mitsubishi Electric Corporation, Advanced Technology R & D Center, 8-1-1 Tsukaguchi-Honmachi, Amagasaki -City, Hyogo 661-8661, Japan.
  4. (en) Emelyanov, Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved., Fiz., 1989, nr. 4, s. 103.
  5. (en) Kalyatskii, II, Kassirov, GM, og Smirnov, GV, Prib. Tekh. Eksp., 1974, nr. 4, s. 84.
  6. (ru) Stefanov, Tekhnika vysokikh napryazhenii (High-Voltage Engineering), Leningrad: Energiya, 1967.
  7. (i) G. Cuttone, C. Marchetta, L. Torrisi, G. Della Mea, A. Quaranta V. Rigato og S. Zandolin, overflatebehandling av HV-elektroder for superledende syklotronstråleekstraksjon , IEEE. Trans. DCI, Vol. 4, s. 218 <223, 1997.
  8. (in) H. Mościcka-Grzesiak, H. og M. Gruszka Stroinski, Influens of Curvature electrode is Predischarge Phenomena and Electric Strength at 50 Hz of a Vacuum
  9. (in) RV Latham, High Voltage Vacuum Insulation: Basic concept and technology practice , Academic Press, London, 1995.
  10. (en) Yemelyanov, Kalyatskiy, Kassirov og Smirnov, Abstracts of Papers , Proc. VII ISDEIV, Novosibirsk, 1976, s. 130.

Se også