Nakasalalay sa kanilang mga katangiang elektrikal, ang mga materyales ay ikinategorya bilang Mga Konduktor, Semiconductors , at Mga Insulator. Ang mga conductor ay mga materyales na madaling magsagawa ng kuryente. Sa kaibahan, ang mga materyales na hindi maaaring magsagawa ng anumang kuryente ay ikinategorya bilang Mga Insulator. Ang mga katangian ng mga materyales na semiconductor ay namamalagi sa pagitan ng mga conductor at insulator. Habang nagtatrabaho kasama ang mga insulator, napansin ng mga mananaliksik na ang materyal ng Insulator ay maaaring gawin upang kumilos bilang isang konduktor kapag ang isang tiyak na halaga ng kuryente ay inilapat sa kanila. Ang kababalaghang ito ay pinangalanang Breakdown, at ang pinakamaliit na boltahe kung saan ito nangyayari ay kilala bilang Breakdown Voltage. Ang mga antas ng boltahe na ito ay iba para sa iba't ibang mga materyales at nakasalalay din sa kanilang mga pisikal na katangian.
Ano ang isang Breakdown Voltage?
Ang Breakdown Voltage ay ang katangian ng mga materyales ng Insulator. Ang pinakamababang antas ng boltahe kung saan ang isang insulator ay nagsimulang kumilos bilang isang konduktor at nagsasagawa ng kuryente ay kilala bilang 'Breakdown Voltage.' Kilala rin ito bilang Dielectric Strength ng materyal.
Pagsasagawa ng kuryente posible lamang kapag may mga mobile electric charge sa mga materyales. Ang mga insulator ay hindi maaaring magsagawa ng kuryente sapagkat walang mga libreng singil sa mobile electric sa kanila. Kapag ang isang potensyal na pagkakaiba ay inilapat sa buong insulator, hindi ito nagsasagawa ng anumang kuryente.
Kapag ang halaga ng inilapat na potensyal na pagkakaiba ay nadagdagan lampas sa ilang mga antas ng ilang mga pares ng electron ay nasira at ang proseso ng ionization ay nagsisimula sa materyal. Ito ay humahantong sa pagbuo ng mga libreng mobile electron. Ang mga mobile charge na ito ay nagsisimulang lumipat mula sa positibong dulo patungo sa negatibong pagtatapos na sanhi ng daloy ng kuryente.
Kaya, ang insulator ay nagsimulang magsagawa ng kuryente at kumilos bilang isang konduktor. Ang prosesong ito ay kilala bilang Electrical Breakdown ng materyal at ang pinakamaliit na boltahe kung saan nagsisimula ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay kilala bilang 'Breakdown Voltage ng materyal'. Ang antas ng boltahe na ito ay nag-iiba para sa iba't ibang mga uri ng mga materyales depende sa materyal na komposisyon, hugis, laki, at haba ng materyal sa pagitan ng mga kontak sa kuryente. Ang halaga ng pagkasira ng boltahe ng isang materyal na ibinigay ng mga tagagawa ay karaniwang ang halaga ng Average na Breakdown Boltahe.
Boltahe ng Breakdown ng Diode
Ang mga diode ay ang semiconductors at ang kanilang mga katangian ng kuryente ay nakasalalay sa pagitan ng mga conductor at insulator. A PN junction diode ay nabuo gamit ang isang P-type at N-type na materyal. Naglalaman ang mga diode ng PN junction ng isang bandgap kung saan nagaganap ang pagpapalitan ng mga carrier ng singil. Kapag ang isang bias sa unahan ay inilapat kasalukuyang dumadaloy sa pasulong na direksyon at pagpapadaloy maganap. Kapag inilapat ang isang reverse bias hindi dapat maganap ang pagpapadaloy. Ngunit dahil sa pagkakaroon ng mga carrier ng singil ng minorya, ang isang maliit na kasalukuyang kasalukuyang dumadaloy sa pamamagitan ng diode na kilala bilang kasalukuyang tagas.
Dahil sa daloy ng reverse current ang pagtaas ng junction barrier ay tumataas. Kapag ang inilapat na boltahe ng bias na ito ay nadagdagan nang paunti-unting sa isang tiyak na punto isang mabilis na pagtaas sa pabalik na kasalukuyang maaaring sundin. Ito ay kilala bilang breakdown ng Junction. Ang kaukulang inilapat na reverse boltahe sa puntong ito ay kilala bilang Breakdown Voltage ng PN junction diode . Kilala rin ito bilang Reverse Breakdown Boltahe .
Reverse-Biased-PN-Junction-Diode
Ang mahahalagang kadahilanan upang matukoy ang pagkasira ng boltahe ng diode ay ang konsentrasyon ng doping. Ang labis na antas ng boltahe na ito ay sanhi ng exponential na pagtaas sa kasalukuyang pagtulo ng diode. Kapag ang isang pagkasira ng diode, maaaring masunod ang sobrang pag-init. Kaya, kapag ang pagpapatakbo na may reverse voltages heat sink at ginagamit ang panlabas na resistors.
Breakdown Boltahe ng Zener Diode
Ang mga zener diode ay ginagamit bilang pangunahing mga bloke ng gusali sa electronic circuit . Ang mga ito ay popular na ginagamit upang magbigay ng isang boltahe ng sanggunian sa mga elektronikong circuit. Dinisenyo ang mga ito upang gumana sa mga rehiyon ng pagkasira ng diode.
Ang mga diener ng zener ay mabibigat na mga diode na maaaring gumana nang maaasahan sa mga rehiyon na reverse-bias. Dito nagaganap ang pagkasira dahil sa epekto ng Zener. Sa epekto ng Zener kapag ang electric field ng reverse-bias P-N diode ay nadagdagan, ang pag-tunneling ng mga valence electron sa conduction band ay nagaganap. Ito ay humahantong sa isang pagtaas sa mga carrier ng singil ng minorya sa gayon pagdaragdag ng pabalik na kasalukuyang. Ang kababalaghang ito ay kilala bilang Zener effect at ang pinakamaliit na boltahe kung saan nagsisimula ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay kilala bilang Zener Breakdown Boltahe.
Pagkasira ng Avalanche
Sa gaanong pagkasira ng doped diode ay nagaganap dahil sa Avalanche effect. Dito sa epekto ng Avalanche, kapag ang isang diode ay pinapatakbo sa reverse bias dahil sa pagtaas ng elektrisidad na nagsumite ng mga carrier ng singil ng minorya na makakuha ng lakas na gumagalaw at nagbabanggaan sa mga pares ng butas ng elektron, sa gayong paraan sinira ang kanilang covalent bond at lumilikha ng mga bagong carrier ng mobile charge. Ang pagtaas na ito sa bilang ng mga carrier ng singil ng minorya ay humahantong sa isang pagtaas ng pabalik na kasalukuyang sanhi ng pagkasira. Dito, ang boltahe ng pagkasira ay kilala bilang Boltahe ng breakdown ng avalanche .
Breakdown-in-Zener-Diode
Ang boltahe ng pagkasira ng karaniwang magagamit zener diode nag-iiba sa pagitan ng 1.2V hanggang 200V. Ang Zener diode ay nagpapakita ng isang kontroladong pagkasira at hindi nangangailangan ng anumang panlabas na circuitry upang limitahan ang kasalukuyang. Ang mga katangiang V-I ng diode na may pagkasira ng avalanche ay unti-unting tumataas samantalang para sa isang diode na may pagkasira ng Zener ang mga katangian ng V-I ay matalim.
Pagkasira sa Mga Solido, Likido, at Gas
Bukod sa mga solido, maraming mga gas at likido ay mayroon ding mga katangian ng insulator at nakikita ring sumailalim sa mga phenomena ng pagkasira. Ang minimum na lakas na dielectric ng silicon sa temperatura ng kuwarto ay maaaring kalkulahin gamit ang formula sa ibaba.
ebr| = (12 × 105) / (3-log (N / 1016)) V / cm
Gumaganap din ang hangin bilang isang insulator sa karaniwang mga kondisyon ng presyon ng atmospera. Ito ay pagkasira kapag ang boltahe ay tumataas nang lampas sa 3.0kv / mm. Ang pagkakasira ng mga voltages ng mga gas ay maaaring kalkulahin gamit ang Batas ni Paschen . Sa bahagyang kundisyon ng vacuum ang pagkasira ng boltahe ng hangin bumababa. Kapag ang hangin ay sumailalim sa pagkasira ng kidlat, nangyayari ang sparking. Ang mga voltages na ito ay kilala rin bilang Striking voltages.
Ang pagkasira ng boltahe ng langis ng transpormer ay kilala rin bilang lakas ng Dielectric na ito. Ito ang halaga ng boltahe kung saan ang mga spark ay sinusunod sa pagitan ng dalawang mga electrode na pinaghihiwalay ng isang puwang at nahuhulog sa langis ng transpormer. Kapag ang kahalumigmigan o iba pang pagsasagawa ng mga sangkap ay naroroon sa langis, ang mga mas mababang halaga ng mga pagkasira ng boltahe ay sinusunod. Ang minimum na lakas na dielectric ng perpektong langis ng transpormer ay 30KV.
Ang pagkasira ay maaari ding obserbahan sa mga kable na nagdadala ng kasalukuyang. Ang pagkasira ng boltahe ng cable ay nakasalalay sa pagkakaroon ng kahalumigmigan sa paligid nito, oras ng aplikasyon ng boltahe at ang temperatura ng pagtatrabaho ng mga kable. Ano ang minimum na boltahe ng breakdown ng a Zener diode ?
