Atkarībā no to elektriskajām īpašībām materiāli tiek klasificēti kā vadītāji, Pusvadītāji un izolatori. Diriģenti ir materiāli, kas var viegli vadīt elektrību. Turpretī materiāli, kas nespēj vadīt elektrību, tiek klasificēti kā izolatori. Pusvadītāju materiālu īpašības atrodas starp vadītājiem un izolatoriem. Strādājot ar izolatoriem, pētnieki ir novērojuši, ka izolatora materiālu var likt uzvesties kā vadītājam, kad tiem tiek uzklāts noteikts daudzums elektrības. Šī parādība tika nosaukta par sadalījumu, un minimālais spriegums, pie kura tas notiek, ir pazīstams kā sadalījuma spriegums. Šie sprieguma līmeņi dažādiem materiāliem ir atšķirīgi, un tie ir atkarīgi arī no to fizikālajām īpašībām.
Kas ir sadalījuma spriegums?
Sadalījuma spriegums ir izolatora materiālu raksturojums. Minimālais sprieguma līmenis, pie kura izolators sāk darboties kā vadītājs un vada elektrību, ir pazīstams kā “Sadalīšanās spriegums”. To sauc arī par materiāla dielektrisko izturību.
Vadīšana elektrība ir iespējams tikai tad, ja materiālos ir mobilie elektriskie lādiņi. Izolatori nevar vadīt elektrību, jo tajos nav bezmaksas mobilo elektrisko lādiņu. Ja izolatoram tiek piemērota potenciāla starpība, tas nevada elektrību.
Kad pielietotās potenciālās starpības vērtība tiek palielināta ārpus noteiktiem līmeņiem, daži elektronu pāri tiek sadalīti un materiālā sākas jonizācijas process. Tas noved pie brīvo mobilo elektronu veidošanās. Šīs mobilās maksas sāk virzīties no pozitīvā gala uz negatīvo galu, izraisot elektrības plūsmu.
Tādējādi izolators sāk vadīt elektrību un izturas kā vadītājs. Šis process ir pazīstams kā materiāla elektriskais sadalījums, un minimālais spriegums, pie kura sākas šī parādība, ir pazīstams kā “materiāla sadalīšanās spriegums”. Šis sprieguma līmenis dažādiem materiāliem atšķiras atkarībā no materiāla sastāva, formas, izmēra un materiāla garuma starp elektriskajiem kontaktiem. Ražotāja norādītā materiāla sadalīšanās sprieguma vērtība parasti ir vidējā sadalīšanās sprieguma vērtība.
Diodu sadalījuma spriegums
Diodes ir pusvadītāji un to elektriskās īpašības atrodas starp vadītāju un izolatoru īpašībām. A PN savienojuma diode tiek veidots, izmantojot P veida un N veida materiālu. PN savienojuma diodes satur joslas atstarpi, caur kuru notiek lādiņu nesēju apmaiņa. Ja tiek piemērots novirze uz priekšu, strāva plūst uz priekšu un notiek vadīšana. Ja tiek izmantots pretējs aizspriedums, vadīšana nedrīkst notikt. Bet mazākuma lādiņu nesēju klātbūtnes dēļ diodei, kas pazīstama kā noplūdes strāva, plūst neliela reversā strāva.
Reversās strāvas plūsmas dēļ krustojuma barjeras platums palielinās. Kad šo piemēroto reverso slīpuma spriegumu pakāpeniski palielina noteiktā brīdī, var novērot strauju reversās strāvas pieaugumu. Tas ir pazīstams kā Junction sadalījums. Atbilstošais pretējais spriegums šajā brīdī ir pazīstams kā PN savienojuma diodes sadalījuma spriegums . Tas ir arī pazīstams kā Reversā sadalījuma spriegums .
Reverss-neobjektīvs-PN-savienojuma-diode
Būtiskais faktors, lai noteiktu diode sadalīšanās spriegumu, ir tā dopinga koncentrācija. Šī sprieguma līmeņa pārsniegšana izraisa diode noplūdes strāvas eksponenciālo pieaugumu. Kad diodes sabojājas, var novērot pārkaršanu. Tātad, strādājot ar reverso spriegumu, tiek izmantoti siltuma izlietnes un ārējie rezistori.
Zenera diode sadalījuma spriegums
Zenera diodes tiek izmantotas kā pamatelementi elektroniskās shēmas . Tos parasti izmanto, lai nodrošinātu atskaites spriegumu elektroniskajām ķēdēm. Tie ir paredzēti darbam diodes sadalījuma reģionos.
Zenera diodes ir izteikti diodes, kas var droši darboties pretēji tendenciozos reģionos. Šeit sadalījums notiek Zenera efekta dēļ. Zenera efektā, kad elektriskais lauks ir pretējs P-N diode tiek palielināts, notiek valences elektronu tunelēšana vadīšanas joslā. Tas noved pie mazākuma lādiņu palielināšanās, tādējādi palielinot pretējo strāvu. Šī parādība ir pazīstama kā Zenera efekts, un minimālais spriegums, pie kura šī parādība sākas, ir pazīstama kā Zener sadalījums spriegums.
Lavīnu sadalījums
Viegli dopētos diodos sadalīšanās notiek lavīnas efekta dēļ. Šeit lavīnas efektā, kad diode tiek darbināta pretēji novirzījusies palielinātas elektriskās strāvas dēļ, mazākuma lādiņu nesēji iegūst kinētisko enerģiju un saduras ar elektronu-caurumu pāriem, tādējādi pārtraucot to kovalento saiti un radot jaunus mobilos lādiņu nesējus. Šis mazākuma maksas nesēju skaita pieaugums izraisa pretējās strāvas pieaugumu, izraisot sadalījumu. Šeit sadalījuma spriegums ir pazīstams kā Lavīnas sabrukšanas spriegums .
Sadalījums-Zener-diodē
Parasti pieejamā sadalījuma spriegums Zenera diode svārstās no 1.2V līdz 200V. Zenera diodei ir kontrolējams sadalījums, un strāvas ierobežošanai nav nepieciešama ārēja shēma. Diodes V-I raksturlielumi ar lavīnas sadalījumu pakāpeniski palielinās, savukārt diode ar Zener sadalījumu V-I īpašības ir asas.
Sadalījums cietās daļās, šķidrumos un gāzēs
Bez cietajām vielām daudzām gāzēm un šķidrumiem ir arī izolatora īpašības, kā arī novēro sadalīšanās parādības. Silīcija minimālo dielektrisko izturību istabas temperatūrā var aprēķināt, izmantojot šādu formulu.
ebr| = (12 × 105) / (3 log (N / 1016)) V / cm
Gaiss darbojas arī kā izolators standarta atmosfēras spiediena apstākļos. Tas sadalās, kad spriegums palielinās virs 3,0kv / mm. Gāzu sadalīšanās spriegumu var aprēķināt, izmantojot Paschen's Law . Daļēja vakuuma apstākļos gaisa sadalīšanās spriegums samazinās. Kad gaisā notiek sabrukšanas zibens, rodas dzirksteles. Šie spriegumi ir pazīstami arī kā pārsteidzoši spriegumi.
The transformatora eļļas sadalīšanās spriegums ir pazīstams arī kā dielektriskā izturība. Tā ir sprieguma vērtība, pie kuras novēro dzirksteles starp diviem elektrodiem, kurus atdala sprauga un iegremdē transformatora eļļā. Ja eļļā ir mitrums vai citas vadošas vielas, tiek novērotas zemākas sadalīšanās sprieguma vērtības. Ideālās transformatoru eļļas minimālā dielektriskā izturība ir 30KV.
Sadalījumu var novērot arī kabeļos, kas ved strāvu. Kabeļa sadalīšanās spriegums ir atkarīgs no mitruma klātbūtnes ap to, sprieguma iedarbināšanas laika un kabeļu darba temperatūras. Kāds ir minimālais sadalījuma spriegums a Zenera diode ?
