전기적 특성에 따라 재료는 도체, 반도체 , 절연체. 도체는 전기를 쉽게 전도 할 수있는 물질입니다. 반대로 전기를 통하지 못하는 물질은 절연체로 분류됩니다. 반도체 재료의 특성은 도체와 절연체 사이에 있습니다. 절연체로 작업하는 동안 연구원들은 절연체 재료가 특정 양의 전기를 가할 때 도체처럼 작동하도록 만들 수 있음을 관찰했습니다. 이 현상을 Breakdown이라고하며 이것이 발생하는 최소 전압을 Breakdown Voltage라고합니다. 이러한 전압 레벨은 재료마다 다르며 물리적 특성에 따라 다릅니다.
항복 전압이란 무엇입니까?
항복 전압은 절연체 재료의 특성입니다. 절연체가 도체로 작동하기 시작하고 전기를 전도하는 최소 전압 레벨을 '파괴 전압'이라고합니다. 재료의 유전체 강도라고도합니다.
전도 전기 재료에 모바일 전하가있을 때만 가능합니다. 절연체는 무료 모바일 전하가 없기 때문에 전기를 전도 할 수 없습니다. 절연체에 전위차가 가해지면 전기를 전도하지 않습니다.
적용된 전위차의 값이 특정 수준 이상으로 증가하면 일부 전자 쌍이 끊어지고 물질에서 이온화 과정이 시작됩니다. 이것은 자유 이동 전자의 형성으로 이어집니다. 이러한 모바일 요금은 양의 끝에서 음의 끝으로 이동하기 시작하여 전기가 흐릅니다.
따라서 절연체는 전기를 전도하기 시작하고 도체로 작동합니다. 이 프로세스를 재료의 전기적 고장이라고하며이 현상이 시작되는 최소 전압을 '재료의 고장 전압'이라고합니다. 이 전압 레벨은 재료 구성, 모양, 크기 및 전기 접점 사이의 재료 길이에 따라 재료 유형에 따라 다릅니다. 제조업체가 제공하는 재료의 항복 전압 값은 일반적으로 평균 항복 전압 값입니다.
다이오드 고장 전압
다이오드는 반도체 전기적 특성은 도체와 절연체 사이에 있습니다. ㅏ PN 접합 다이오드 P 형 및 N 형 재료를 사용하여 형성됩니다. PN 접합 다이오드에는 전하 캐리어의 교환이 발생하는 밴드 갭이 있습니다. 순방향 바이어스가 적용되면 전류가 순방향으로 흐르고 전도가 발생합니다. 역방향 바이어스가 적용되면 전도가 발생하지 않아야합니다. 그러나 소수 전하 캐리어가 존재하기 때문에 누설 전류로 알려진 다이오드를 통해 작은 역전 류가 흐릅니다.
“고압 진공 차단기 ”
역전 류의 흐름으로 인해 접합 장벽의 폭이 증가합니다. 적용된 역 바이어스 전압이 특정 지점에서 점진적으로 증가하면 역전 류의 급격한 증가를 관찰 할 수 있습니다. 이것은 정션 고장으로 알려져 있습니다. 이 시점에서 해당되는 역방향 전압은 다음과 같이 알려져 있습니다. PN 접합 다이오드의 항복 전압 . 이것은 또한 알려진 역 항복 전압 .
역 바이어스 PN 접합 다이오드
다이오드의 항복 전압을 결정하는 필수 요소는 도핑 농도입니다. 이 전압 레벨을 초과하면 다이오드의 누설 전류가 기하 급수적으로 증가합니다. 다이오드 고장이 발생하면 과열이 관찰 될 수 있습니다. 따라서 역 전압으로 작동 할 때 방열판과 외부 저항기가 사용됩니다.
제너 다이오드의 항복 전압
제너 다이오드는 기본 구성 요소로 사용됩니다. 전자 회로 . 그들은 전자 회로에 기준 전압을 제공하는 데 널리 사용됩니다. 다이오드의 고장 영역에서 작동하도록 설계되었습니다.
제너 다이오드는 역 바이어스 영역에서 안정적으로 작동 할 수있는 무거운 다이오드입니다. 여기서 제너 효과로 인해 고장이 발생합니다. 제너 효과에서 역 바이어스의 전기장이 P-N 다이오드 증가하면 원자가 전자가 전도대로 터널링됩니다. 이것은 소수 전하 캐리어를 증가시켜 역전 류를 증가시킵니다. 이 현상을 제너 효과라고하며이 현상이 시작되는 최소 전압은 다음과 같습니다. 제너 고장 전압.
눈사태 분석
약간 도핑 된 다이오드에서는 눈사태 효과로 인해 고장이 발생합니다. 여기 Avalanche 효과에서 다이오드가 전기 파일 증가로 인해 역 바이어스로 작동하면 소수 전하 캐리어가 운동 에너지를 얻고 전자-홀 쌍과 충돌하여 공유 결합을 끊고 새로운 이동 전하 캐리어를 생성합니다. 이러한 소수 전하 캐리어 수의 증가는 역전 류의 증가로 이어져 고장을 유발합니다. 여기서 항복 전압은 눈사태 항복 전압 .
제너 다이오드의 고장
일반적으로 사용 가능한 항복 전압 제너 다이오드 1.2V에서 200V까지 다양합니다. 제너 다이오드는 제어 된 항복을 나타내며 전류를 제한하기 위해 외부 회로가 필요하지 않습니다. 눈사태 항복이있는 다이오드의 V-I 특성은 점진적으로 증가하는 반면 제너 항복이있는 다이오드의 경우 V-I 특성은 날카 롭습니다.
고체, 액체 및 기체의 분해
고체 이외에도 많은 기체와 액체는 절연체 특성을 가지고 있으며 또한 파괴 현상을 겪는 것으로 보입니다. 실온에서 실리콘의 최소 절연 내력은 아래 공식을 사용하여 계산할 수 있습니다.
이자형br| = (12 × 105) / (3- 로그 (N / 1016)) V / cm
공기는 또한 표준 대기압 조건에서 절연체 역할을합니다. 전압이 3.0kv / mm 이상으로 증가하면 고장입니다. 가스의 항복 전압은 다음을 사용하여 계산할 수 있습니다. Paschen의 법칙 . 부분 진공 조건에서 공기의 항복 전압 감소합니다. 공기가 낙뢰를 받으면 스파크가 발생합니다. 이러한 전압을 스트라이킹 전압이라고도합니다.
그만큼 변압기 오일의 항복 전압 유전체 강도라고도합니다. 틈새로 분리되어 변압기 오일에 잠긴 두 전극 사이에서 스파크가 관찰되는 전압 값입니다. 수분 또는 기타 전도성 물질이 오일에 존재하면 더 낮은 항복 전압 값이 관찰됩니다. 이상적인 변압기 오일의 최소 절연 내력은 30KV입니다.
고장은 전류를 전달하는 케이블에서도 관찰 할 수 있습니다. 케이블의 항복 전압은 주변의 습기, 전압 적용 시간 및 케이블의 작동 온도에 따라 다릅니다. 최소 항복 전압은 얼마입니까? 제너 다이오드 ?
