Ce este tensiunea de defalcare în diode de joncțiune și diodă Zener

Încercați Instrumentul Nostru Pentru Eliminarea Problemelor





În funcție de caracteristicile lor electrice, materialele sunt clasificate ca conductori, Semiconductori și izolatori. Conductorii sunt materiale care pot conduce electricitatea cu ușurință. În schimb, materialele care nu pot conduce electricitate sunt clasificate ca izolatoare. Caracteristicile materialelor semiconductoare se află între conductori și izolatori. În timp ce lucrau cu izolatori, cercetătorii au observat că materialul izolator poate fi făcut să se comporte ca un conductor atunci când li se aplică o anumită cantitate de electricitate. Acest fenomen a fost denumit defalcare, iar tensiunea minimă la care se produce acest lucru este cunoscută sub numele de defecțiune de tensiune. Aceste niveluri de tensiune sunt diferite pentru diferite materiale și depind, de asemenea, de proprietățile lor fizice.

Ce este tensiunea de avarie?

Tensiunea de avarie este caracteristica materialelor izolatoare. Nivelul minim de tensiune la care un izolator începe să se comporte ca un conductor și conduce electricitatea este cunoscut sub numele de „Tensiune de defecțiune”. Este, de asemenea, cunoscut sub numele de rezistența dielectrică a materialului.




Conducerea de electricitate este posibilă numai atunci când există încărcături electrice mobile în materiale. Izolatorii nu pot conduce electricitatea deoarece nu există încărcături electrice mobile gratuite în ele. Când se aplică o diferență de potențial peste izolator, acesta nu conduce electricitate.

Când valoarea diferenței de potențial aplicată este mărită dincolo de anumite niveluri, unele perechi de electroni sunt rupte și procesul de ionizare începe în material. Acest lucru duce la formarea de electroni mobili liberi. Aceste încărcări mobile încep să se deplaseze de la capătul pozitiv spre capătul negativ provocând fluxul de electricitate.



Astfel, izolatorul începe să conducă electricitatea și se comportă ca un conductor. Acest proces este cunoscut sub numele de Defectarea electrică a materialului și tensiunea minimă la care începe acest fenomen este cunoscută sub numele de „Tensiunea de defecțiune a materialului”. Acest nivel de tensiune variază pentru diferite tipuri de materiale, în funcție de compoziția materialului, forma, dimensiunea și lungimea materialului între contactele electrice. Valoarea tensiunii de avarie a unui material dată de producători este de obicei valoarea tensiunii medii de avarie.

Tensiunea de rupere a diodelor

Diodele sunt semiconductori iar proprietățile lor electrice se află între conductoare și izolatoare. A Diodă de joncțiune PN este format folosind un material de tip P și N. Diodele de joncțiune PN conțin o bandgap prin care are loc schimbul de purtători de încărcare. Când se aplică o polarizare directă, curentul curge în direcția înainte și are loc conducerea. Când se aplică o polarizare inversă, nu trebuie să aibă loc o conducție. Dar datorită prezenței purtătorilor de sarcină minoritari, un curent invers mic circulă prin diodă cunoscut sub numele de curent de scurgere.


Datorită fluxului de curent invers lățimea barierei de joncțiune crește. Când această tensiune de polarizare inversă aplicată este crescută treptat la un anumit punct se poate observa o creștere rapidă a curentului invers. Acest lucru este cunoscut sub numele de defalcare a joncțiunii. Tensiunea inversă aplicată corespunzătoare în acest moment este cunoscută sub numele de Tensiunea de rupere a diodei de joncțiune PN . Acest lucru este, de asemenea, cunoscut sub numele de Tensiunea de avarie inversă .

Diodă PN-Junction-Reverse-Biased

Diodă-joncțiune-PN polarizată inversă

Factorul esențial pentru a determina tensiunea de rupere a diodei este concentrația sa de dopaj. Depășirea acestui nivel de tensiune determină creșterea exponențială a curentului de scurgere a diodei. Când se produce o defecțiune a diodei, se poate observa supraîncălzirea. Deci, atunci când funcționează cu tensiuni inverse, se utilizează radiatoare și rezistențe externe.

Tensiunea de rupere a diodei Zener

Diodele Zener sunt utilizate ca elemente de bază în circuite electronice . Acestea sunt utilizate în mod popular pentru a furniza o tensiune de referință a circuitelor electronice. Acestea sunt concepute pentru a funcționa în regiunile de defalcare ale diodei.

Diodele Zener sunt diode puternice care pot funcționa în mod fiabil în regiunile polarizate invers. Aici defalcarea are loc datorită efectului Zener. În efectul Zener atunci când câmpul electric al polarizat invers Diodă P-N este crescut, are loc tunelarea electronilor de valență în banda de conducție. Acest lucru duce la o creștere a transportatorilor de taxe minoritare, crescând astfel curentul invers. Acest fenomen este cunoscut sub numele de efect Zener și tensiunea minimă la care începe acest fenomen este cunoscută sub numele de Zener Breakdown Voltaj.

Defalcare avalanșă

În cazul diodei ușor dopate, avarierea are loc din cauza efectului Avalanche. Aici, în efectul Avalanșă, când o diodă este acționată în polarizare inversă datorită creșterii depunerilor electrice, purtătorii minoritari de sarcină câștigă energie cinetică și se ciocnesc cu perechile electron-gaură, rupându-și astfel legătura covalentă și creând noi purtători de sarcină mobilă. Această creștere a numărului de transportatori de taxe minoritare duce la o creștere a curentului invers care provoacă defectarea. Aici, tensiunea de rupere este cunoscută sub numele de Tensiunea de avarie .

Defalcare în diodă Zener

Defalcare în diodă Zener

Tensiunea de avarie a curentului disponibil diodă Zener variază între 1,2V și 200V. Dioda Zener prezintă o defecțiune controlată și nu necesită circuite externe pentru a limita curentul. Caracteristicile V-I ale diodei cu defalcare avalanșă cresc treptat, în timp ce pentru o diodă cu defalcare Zener, caracteristicile V-I sunt clare.

Defalcare în substanțe solide, lichide și gaze

În afară de solide, multe gaze și lichide au, de asemenea, proprietăți de izolator și, de asemenea, se văd că suferă fenomene de avarie. Puterea dielectrică minimă a siliciului la temperatura camerei poate fi calculată folosind formula de mai jos.

efr| = (12 × 105) / (3-log (N / 10.)16)) V / cm

Aerul acționează și ca izolator în condiții standard de presiune atmosferică. Se defectează atunci când tensiunea crește peste 3,0kv / mm. Tensiunile de avarie ale gazelor pot fi calculate folosind Legea lui Paschen . În condiții de vid parțial tensiunea de rupere a aerului scade. Când aerul trece printr-un fulger, apare scântei. Aceste tensiuni sunt, de asemenea, cunoscute sub numele de tensiuni de lovire.

tensiunea de rupere a uleiului de transformator este, de asemenea, cunoscut sub numele de rezistență dielectrică. Este valoarea tensiunii la care se observă scântei între doi electrozi care sunt separați de un spațiu și sunt scufundați în uleiul transformatorului. Când umezeala sau alte substanțe conductoare sunt prezente în ulei, se observă valori mai mici ale tensiunilor de avarie. Puterea dielectrică minimă a uleiului ideal pentru transformator este de 30KV.

Defecțiunea poate fi observată și în cablurile care transportă curent. Tensiunea de rupere a cablului depinde de prezența umezelii în jurul acestuia, de momentul aplicării tensiunii și de temperatura de lucru a cablurilor. Care este tensiunea minimă de avarie a Diodă Zener ?