Što je probojni napon u spojnim diodama i Zener diodi

Isprobajte Naš Instrument Za Uklanjanje Problema





Ovisno o njihovim električnim karakteristikama, materijali su kategorizirani kao vodiči, Poluvodiči , i Izolatori. Provodnici su materijali koji mogu lako provoditi električnu energiju. Suprotno tome, materijali koji ne mogu provesti električnu energiju kategorizirani su kao izolatori. Karakteristike poluvodičkih materijala leže između vodiča i izolatora. Dok su radili s izolatorima, istraživači su primijetili da se materijal izolatora može ponašati kao vodič kad se na njih primijeni određena količina električne energije. Taj je fenomen nazvan Proboj, a minimalni napon na kojem se to događa poznat je kao Napon proboja. Ti se naponski nivoi razlikuju za različite materijale, a ovise i o njihovim fizičkim svojstvima.

Što je probojni napon?

Probojni napon je karakteristika izolacijskih materijala. Minimalna razina napona na kojoj se izolator počinje ponašati kao vodič i provodi električnu energiju poznata je pod nazivom 'Napon proboja'. Također je poznata i kao dielektrična čvrstoća materijala.




Provođenje struja moguće je samo kada u materijalima postoje mobilni električni naboji. Izolatori ne mogu provoditi električnu energiju jer u njima nema besplatnih mobilnih električnih naboja. Kad se na izolator primijeni razlika potencijala, on ne provodi električnu energiju.

Kada se vrijednost primijenjene razlike potencijala poveća iznad određenih razina, neki elektronski parovi se slome i u materijalu započinje postupak ionizacije. To dovodi do stvaranja slobodnih mobilnih elektrona. Ovi se mobilni naboji počinju kretati od pozitivnog prema negativnom kraju uzrokujući protok električne energije.



Dakle, izolator počinje provoditi električnu energiju i ponaša se kao vodič. Taj je postupak poznat pod nazivom Električni proboj materijala, a minimalni napon pri kojem ovaj fenomen započinje poznat je pod nazivom 'Napon proboja materijala'. Ova razina napona varira za različite vrste materijala, ovisno o sastavu materijala, obliku, veličini i duljini materijala između električnih kontakata. Vrijednost napona proboja materijala koji daju proizvođači obično je prosječna vrijednost napona proboja.

Napon proboja diode

Diode su poluvodiči a njihova električna svojstva nalaze se između svojstava vodiča i izolatora. A PN spojna dioda nastaje pomoću materijala tipa P i tipa N. PN spojne diode sadrže propusnost kroz koju se odvija izmjena nosača naboja. Kada se primijeni pristranost prema naprijed, struja teče u smjeru naprijed i odvija se provođenje. Kada se primijeni obrnuta pristranost, ne bi trebalo doći do provođenja. Ali zbog prisutnosti manjinskih nosača naboja, kroz diodu teče mala reverzna struja poznata kao struja curenja.


Zbog protoka reverzne struje povećava se širina spojne barijere. Kada se ovaj primijenjeni napon obrnutog prednapona postupno povećava u određenoj točki, može se primijetiti brzo povećanje reverzne struje. Ovo je poznato kao kvar na spoju. Odgovarajući primijenjeni reverzni napon u ovom trenutku poznat je kao Napon proboja diode PN spoja . Ovo je također poznato kao Napon obrnutog proboja .

Dioda s povratnim predznakom-PN-spojem

PN-spoj-dioda s obrnutim predznakom

Bitni faktor za određivanje napona proboja diode je koncentracija dopinga. Prekoračenje ove razine napona uzrokuje eksponencijalno povećanje struje curenja diode. Kada se raspada dioda, može se primijetiti pregrijavanje. Dakle, pri radu s reverznim naponima koriste se hladnjaci i vanjski otpornici.

Probojni napon Zener diode

Zener diode se koriste kao osnovni građevni blokovi u elektronički sklopovi . Popularno se koriste za pružanje referentnog napona elektroničkim krugovima. Dizajnirani su za rad u regijama kvara diode.

Zener diode su jako diode koje mogu pouzdano raditi u regijama s obrnutom pristranošću. Ovdje se dolazi do sloma zbog Zener efekta. U Zener-ovom efektu kada je električno polje obrnuto pristranog P-N dioda je povećano, dolazi do tuneliranja valentnih elektrona u vodljivu zonu. To dovodi do povećanja manjinskih nosača naboja, čime se povećava obrnuta struja. Taj je fenomen poznat kao Zener-ov efekt, a minimalni napon na kojem ovaj fenomen započinje poznat je kao Zener slom napon.

Slom lavine

U lagano dopiranim diodama dolazi do raspada zbog efekta lavine. Ovdje u efektu lavine, kada se diodom radi u obrnutom smjeru zbog povećanih električnih polja, manjinski nosači naboja dobivaju kinetičku energiju i sudaraju se s parovima elektronskih rupa, čime prekidaju svoju kovalentnu vezu i stvaraju nove pokretne nosače naboja. Ovaj porast broja manjinskih nosača naboja dovodi do povećanja reverzne struje koja uzrokuje kvar. Ovdje je napon proboja poznat kao Napon sloma lavine .

Proboj u Zener-diodi

Proboj u Zener-diodi

Probojni napon uobičajeno dostupnog Zener dioda varira između 1,2 V do 200 V. Zener dioda pokazuje kontrolirani slom i ne zahtijeva vanjski krug za ograničavanje struje. V-I karakteristike diode s lavinskim probojem postupno se povećavaju, dok su za diode sa Zener-ovim probojem V-I karakteristike oštre.

Razgradnja krutih tvari, tekućina i plinova

Osim krutina, mnogi plinovi i tekućine također imaju izolacijska svojstva i također se podvrgavaju pojavama raspada. Minimalna dielektrična čvrstoća silicija na sobnoj temperaturi može se izračunati pomoću dolje navedene formule.

ebr| = (12 × 105) / (3-dnevnik (N / 1016)) V / cm

Zrak također djeluje kao izolator u standardnim uvjetima atmosferskog tlaka. Probija se kad napon poraste preko 3,0 kv / mm. Naponi proboja plinova mogu se izračunati pomoću Paschenov zakon . U uvjetima djelomičnog vakuuma napon proboja zraka smanjuje. Kada zrak prolazi kroz probojnu munju, dolazi do iskrenja. Ti naponi su poznati i kao udarni naponi.

The naponi proboja transformatorskog ulja poznat je i kao dielektrična čvrstoća. To je vrijednost napona pri kojem se opažaju iskre između dviju elektroda koje su odvojene razmakom i uronjene u transformatorsko ulje. Kada su u ulju prisutne vlaga ili druge provodne tvari, uočavaju se niže vrijednosti napona proboja. Minimalna dielektrična čvrstoća idealnog transformatorskog ulja je 30KV.

Slom se može primijetiti i na kabelima koji nose struju. Napon proboja kabela ovisi o prisutnosti vlage oko njega, vremenu primjene napona i radnoj temperaturi kabela. Koliki je najmanji napon proboja a Zener dioda ?