Elektriksel özelliklerine bağlı olarak malzemeler İletkenler olarak kategorize edilir, Yarı iletkenler ve İzolatörler. İletkenler, elektriği kolaylıkla iletebilen malzemelerdir. Aksine, herhangi bir elektrik iletemeyen malzemeler İzolatörler olarak kategorize edilir. Yarı iletken malzemelerin özellikleri iletkenler ve izolatörler arasındadır. İzolatörlerle çalışırken, araştırmacılar, İzolatör malzemesinin kendilerine belirli bir miktar elektrik uygulandığında iletken gibi davranmasının sağlanabileceğini gözlemlemişlerdir. Bu fenomen, Arıza olarak adlandırıldı ve bunun meydana geldiği minimum gerilim, Arıza Gerilimi olarak bilinir. Bu voltaj seviyeleri farklı malzemeler için farklıdır ve ayrıca fiziksel özelliklerine de bağlıdır.
Arıza Gerilimi nedir?
Kırılma Gerilimi, İzolatör malzemelerinin özelliğidir. Bir yalıtkanın iletken gibi davranmaya başladığı ve elektriği ilettiği minimum voltaj seviyesi 'Kırılma Gerilimi' olarak bilinir. Aynı zamanda malzemenin Dielektrik Dayanımı olarak da bilinir.
İletimi elektrik sadece malzemelerde mobil elektrik yükleri olduğunda mümkündür. İzolatörler, içlerinde bedava mobil elektrik yükü olmadığı için elektrik iletemezler. İzolatör boyunca potansiyel bir fark uygulandığında, herhangi bir elektrik iletmez.
Uygulanan potansiyel farkının değeri belirli seviyelerin üzerine çıktığında bazı elektron çiftleri kırılır ve malzemede iyonlaşma işlemi başlar. Bu, serbest hareketli elektronların oluşumuna yol açar. Bu mobil yükler, pozitif uçtan negatif uca doğru hareket etmeye başlar ve elektrik akışına neden olur.
Böylece yalıtkan, elektrik iletmeye başlar ve iletken gibi davranır. Bu işlem, malzemenin Elektriksel Bozulması olarak bilinir ve bu fenomenin başladığı minimum gerilim, 'Malzemenin Kırılma Gerilimi' olarak bilinir. Bu voltaj seviyesi, elektrik kontakları arasındaki malzeme bileşimi, şekli, boyutu ve uzunluğuna bağlı olarak farklı malzeme türleri için değişir. İmalatçılar tarafından verilen bir malzemenin arıza gerilim değeri genellikle Ortalama Arıza Gerilimi değeridir.
Diyot Kırılma Gerilimi
Diyotlar yarı iletkenler ve bunların elektriksel özellikleri iletkenler ve yalıtkanlar arasında yer alır. Bir PN bağlantı diyot P-tipi ve N-tipi malzeme kullanılarak oluşturulur. PN bağlantı diyotları, üzerinden yük taşıyıcılarının değişiminin gerçekleştiği bir bant aralığı içerir. İleri bir önyargı uygulandığında, akım ileri yönde akar ve iletim gerçekleşir. Ters bir önyargı uygulandığında hiçbir iletim gerçekleşmemelidir. Ancak, azınlık yük taşıyıcılarının varlığı nedeniyle, kaçak akım olarak bilinen diyottan küçük bir ters akım akar.
Ters akımın akışı nedeniyle bağlantı bariyerinin genişliği artar. Bu uygulanan ters ön gerilim belirli bir noktada kademeli olarak artırıldığında, ters akımda hızlı bir artış gözlemlenebilir. Bu, Junction arızası olarak bilinir. Bu noktada karşılık gelen uygulanan ters voltaj olarak bilinir PN bağlantı diyotunun Arıza Gerilimi . Bu aynı zamanda Ters Arıza Gerilimi .
Ters Önyargılı-PN-Bağlantı-Diyot
Diyotun bozulma gerilimini belirlemede temel faktör, katkılama konsantrasyonudur. Bu voltaj seviyesinin aşılması, diyotun kaçak akımında üstel bir artışa neden olur. Bir diyot arızası olduğunda, aşırı ısınma gözlemlenebilir. Bu nedenle, ters voltajlarla çalışırken ısı emiciler ve harici dirençler kullanılır.
Zener Diyotunun Kırılma Gerilimi
Zener diyotları, temel yapı taşları olarak kullanılır. elektronik devreler . Elektronik devrelere bir referans voltajı sağlamak için yaygın olarak kullanılırlar. Diyotun kırılma bölgelerinde çalışmak üzere tasarlanmıştır.
Zener diyotları, ters taraflı bölgelerde güvenilir şekilde çalışabilen ağır diyotlardır. Burada Zener etkisi nedeniyle arıza meydana gelir. Zener etkisinde, ters eğilimli elektrik alanı P-N diyot arttığında, değerlik elektronlarının iletim bandına tünellenmesi gerçekleşir. Bu, azınlık yük taşıyıcılarında bir artışa ve dolayısıyla ters akımın artmasına neden olur. Bu fenomen, Zener etkisi olarak bilinir ve bu fenomenin başladığı minimum voltaj olarak bilinir. Zener Dağılımı Voltaj.
Çığ Dağılımı
Hafif katkılı diyotta Çığ etkisi nedeniyle arıza meydana gelir. Burada Çığ etkisinde, artan elektrik nedeniyle bir diyot ters önyargıyla çalıştırıldığında, azınlık yük taşıyıcıları kinetik enerji kazanır ve elektron deliği çiftleriyle çarpışır, böylece kovalent bağlarını koparır ve yeni mobil yük taşıyıcıları oluşturur. Azınlık yük taşıyıcılarının sayısındaki bu artış, ters akımda bir artışa ve arızaya neden olur. Burada arıza voltajı olarak bilinir Çığ arıza voltajı .
Zener-Diyotta Arıza
Yaygın olarak mevcut olan arıza voltajı Zener diyot 1,2V ile 200V arasında değişir. Zener diyot kontrollü bir arıza gösterir ve akımı sınırlamak için herhangi bir harici devre gerektirmez. Çığ kırılan diyotun V-I özellikleri kademeli olarak artarken, Zener arızalı bir diyot için V-I özellikleri keskindir.
Katılarda, Sıvılarda ve Gazlarda Bozulma
Katıların yanı sıra, birçok gaz ve sıvı da yalıtkan özelliklere sahiptir ve ayrıca bozulma fenomenine maruz kaldıkları görülür. Silikonun oda sıcaklığında minimum dielektrik dayanımı aşağıdaki formül kullanılarak hesaplanabilir.
ebr| = (12 × 105) / (3-günlük (N / 1016)) V / cm
Hava aynı zamanda standart atmosferik basınç koşullarında bir yalıtkan görevi görür. Voltaj 3.0kv / mm'nin üzerine çıktığında arızalanır. Gazların kırılma gerilimleri kullanılarak hesaplanabilir Paschen Yasası . Kısmi vakum koşullarında havanın kırılma gerilimi azalır. Hava arıza yıldırımına maruz kaldığında kıvılcım oluşur. Bu voltajlar, Çarpıcı voltajlar olarak da bilinir.
trafo yağının kırılma gerilimi Dielektrik gücü olarak da bilinir. Bir boşlukla ayrılan ve trafo yağına daldırılan iki elektrot arasında kıvılcımların gözlendiği gerilim değeridir. Yağda nem veya diğer iletken maddeler bulunduğunda, daha düşük kırılma voltaj değerleri gözlemlenir. İdeal trafo yağının minimum dielektrik dayanımı 30KV'dir.
Akım taşıyan kablolarda da arıza görülebilmektedir. Kablonun kırılma gerilimi, etrafındaki nemin varlığına, gerilim uygulama zamanına ve kabloların çalışma sıcaklığına bağlıdır. Bir asgari arıza gerilimi nedir Zener Diyot ?
