Hvad er nedbrydningsspænding i Junction Diodes & Zener Diode

Prøv Vores Instrument Til At Fjerne Problemer





Afhængigt af deres elektriske egenskaber er materialer kategoriseret som ledere, Halvledere og isolatorer. Ledere er materialer, der let kan lede elektricitet. I modsætning hertil er de materialer, der ikke kan lede elektricitet, kategoriseret som isolatorer. Egenskaberne ved halvledermaterialer ligger mellem ledere og isolatorer. Mens de arbejder med isolatorer, har forskere bemærket, at isoleringsmateriale kan fås til at opføre sig som en leder, når der påføres en vis mængde elektricitet på dem. Dette fænomen blev opkaldt Breakdown, og den mindste spænding, hvor dette sker, er kendt som Breakdown Voltage. Disse spændingsniveauer er forskellige for forskellige materialer og afhænger også af deres fysiske egenskaber.

Hvad er en sammenbrudsspænding?

Nedbrydningsspænding er karakteristisk for isoleringsmaterialer. Det mindste spændingsniveau, hvormed en isolator begynder at opføre sig som en leder og leder elektricitet, er kendt som 'Breakdown Voltage'. Det er også kendt som materialets dielektriske styrke.




Ledning af elektricitet er kun muligt, når der er mobile elektriske ladninger i materialerne. Isolatorer kan ikke lede elektricitet, fordi der ikke er gratis mobile elektriske afgifter i dem. Når der anvendes en potentiel forskel på tværs af isolatoren, leder den ikke elektricitet.

Når værdien af ​​den anvendte potentialeforskel øges ud over visse niveauer, brydes nogle elektronpar, og ioniseringsprocessen starter i materialet. Dette fører til dannelsen af ​​gratis mobile elektroner. Disse mobilafgifter begynder at bevæge sig fra den positive ende mod den negative ende, hvilket forårsager strømmen af ​​elektricitet.



Således begynder isolatoren at lede elektricitet og opfører sig som en leder. Denne proces er kendt som den elektriske nedbrydning af materialet, og den mindste spænding, hvormed dette fænomen starter, er kendt som 'Materialets nedbrydningsspænding'. Dette spændingsniveau varierer for forskellige typer materialer afhængigt af materialesammensætning, form, størrelse og længde af materiale mellem elektriske kontakter. Opdelingsspændingsværdien af ​​et materiale, der er givet af producenterne, er normalt den gennemsnitlige nedbrydningsspændingsværdi.

Spænding af diodesammenbrud

Dioder er halvledere og deres elektriske egenskaber ligger mellem ledere og isolatorer. EN PN-forbindelsesdiode er dannet ved hjælp af et P-type og N-type materiale. PN-forbindelsesdioder indeholder et båndgab, hvorigennem udveksling af ladningsbærere finder sted. Når der anvendes en fremadrettet bias, strømmer strømmen fremad og ledningen finder sted. Når der anvendes en omvendt bias, skal der ikke finde nogen ledning sted. Men på grund af tilstedeværelsen af ​​mindretalsladningsbærere strømmer en lille omvendt strøm gennem dioden kendt som lækstrøm.


På grund af strømmen af ​​omvendt strøm øges bredden på krydsbarrieren. Når denne anvendte omvendte forspænding øges gradvist på et bestemt tidspunkt, kan en hurtig stigning i omvendt strøm observeres. Dette er kendt som Junction sammenbrud. Den tilsvarende anvendte omvendte spænding på dette tidspunkt er kendt som Nedbrydningsspænding for PN-forbindelsesdioden . Dette er også kendt som Omvendt nedbrydningsspænding .

Reverse-Bias-PN-Juntion-Diode

Reverse-Bias-PN-Junction-Diode

Den væsentlige faktor til at bestemme diodes nedbrydningsspænding er dens dopingkoncentration. Overskridelse af dette spændingsniveau forårsager den eksponentielle stigning i diodens lækstrøm. Når en diode går i stykker, kan overophedning observeres. Så når man arbejder med omvendte spændinger, anvendes kølelegemer og eksterne modstande.

Zener-diodes nedbrydningsspænding

Zener-dioder bruges som grundlæggende byggesten i elektroniske kredsløb . De bruges populært til at levere en referencespænding til de elektroniske kredsløb. De er designet til at arbejde i diodernes nedbrydningsregioner.

Zener-dioder er stærkt dioder, der kan arbejde pålideligt i de omvendte forspændte regioner. Her finder sammenbrud sted på grund af Zener-effekten. I Zener-effekten, når det elektriske felt for den omvendte forspænding P-N-diode øges, finder tunneling af valenselektronerne ind i ledningsbåndet sted. Dette fører til en stigning i mindretals ladebærere, hvorved omvendt strøm øges. Dette fænomen er kendt som Zener-effekten, og den mindste spænding, hvormed dette fænomen starter, er kendt som Zener opdeling spænding.

Lavineopdeling

I let dopet diode opdeling finder sted på grund af lavineeffekten. Her i lavinen-effekten, når en diode betjenes i omvendt bias på grund af øget elektrisk arkivering, får mindretalsladningsbærerne kinetisk energi og kolliderer med elektronhulparene og bryder derved deres kovalente binding og skaber nye mobile ladningsbærere. Denne stigning i antallet af mindretalsafgiftsselskaber fører til en stigning i omvendt strøm, der forårsager sammenbrud. Her er nedbrydningsspændingen kendt som Lavinspænding .

Opdeling i Zener-diode

Opdeling i Zener-diode

Nedbrydningsspændingen for den almindeligt tilgængelige Zener-diode varierer mellem 1,2V og 200V. Zener-diode udviser en kontrolleret sammenbrud og kræver ingen eksterne kredsløb for at begrænse strømmen. V-I-egenskaberne for dioden med lavineopdeling øges gradvist, mens for en diode med Zener-opdeling er V-I-egenskaberne skarpe.

Opdeling i faste stoffer, væsker og gasser

Udover faste stoffer har mange gasser og væsker også isolerende egenskaber og ses også under nedbrydningsfænomener. Den mindste dielektriske styrke af silicium ved stuetemperatur kan beregnes ved hjælp af nedenstående formel.

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

Luft fungerer også som en isolator ved standard atmosfæriske trykforhold. Det går i stykker, når spændingen stiger ud over 3,0 kv / mm. Fordeling af spændinger på gasser kan beregnes ved hjælp af Paschens lov . Under delvise vakuumforhold nedbrydningsspænding af luft falder. Når luft gennemgår lynnedbrydning, opstår der gnistdannelse. Disse spændinger er også kendt som slående spændinger.

Det nedbrydningsspænding for transformerolie er også kendt som dens dielektrisk styrke. Det er den spændingsværdi, ved hvilken gnister observeres mellem to elektroder, der adskilles af et hul og nedsænkes i transformatorolie. Når der er fugt eller andre ledende stoffer i olien, observeres lavere værdier for nedbrydningsspændinger. Den mindste dielektriske styrke for den ideelle transformatorolie er 30KV.

Nedbrydningen kan også observeres i kabler, der bærer strøm. Kabels nedbrydningsspænding afhænger af tilstedeværelsen af ​​fugt omkring det, tidspunktet for påføring af spænding og kablets arbejdstemperatur. Hvad er den mindste nedbrydningsspænding på en Zener-diode ?