Co je to poruchové napětí?

Poruchové napětí, někdy také nazývané dielektrická síla nebo nárazové napětí, je množství elektrické síly potřebné k transformaci elektrických vlastností předmětu. Nejčastěji se používá s ohledem na izolátory. Poruchové napětí je minimální napětí potřebné k přinutení izolátoru k vedení určitého množství elektřiny. Poruchové napětí má smysl pouze ve vztahu ke stávajícímu systému; je to okamžik, kdy materiál odporuje očekáváním operátora ohledně jeho fungování.

Izolátory podle definice nevedou žádnou elektřinu. Poruchové napětí je bod, ve kterém materiál přestává být izolátorem a stává se rezistorem; to znamená, že vede elektřinu v určité části celkového proudu. Izolátory jsou charakterizovány atomy s pevně vázanými elektrony. Atomové síly, které drží tyto elektrony na místě, přesahují většinu vnějších napětí, která by mohla přimět elektrony k toku. Tato síla je však konečná a může být vždy potenciálně překročena vnějším napětím, které pak způsobí, že elektrony proudí látkou určitým tempem.

Pokud jsou všechny ostatní stejné, zvyšuje se kvalita izolátoru spolu s jeho poruchovým napětím. Porcelán, který má dielektrickou sílu asi 100 kilovoltů na palec, je tedy průměrným izolátorem. Sklo, které rozkládá při 20násobku napětí, které porcelán dělá, je mnohem lepší.

Diody mají také poruchové napětí. Účelem jednoduchých diod je vést elektřinu pouze jedním směrem, označovaným jako „vpřed“. Při dostatečně vysokém napětí však může být dioda vedena k tomu, aby vedla elektřinu „zpětně“. Některé diody, zvané lavinové diody, jsou určeny pro tento typ použití. Při nízkém napětí vedou elektřinu pouze jedním směrem. V určitém bodě to chová stejně efektivně opačným směrem. To je odlišuje od izolátorů a jiných diod, které si i při nadměrném napětí udržují relativně vysoký odpor. Není divu, že v určitém bodě se také rozpadají triody a další specializované elektronické součástky a začnou vést elektřinu podél cesty diktované dostatečně vysokým napětím.

V praxi je obtížné určit přesné rozdělovací napětí materiálu. Specifické číslo připojené k tomuto množství není spolehlivá konstanta jako bod tání; je to statistický průměr. Při navrhování obvodu by se tedy měl ujistit, že jeho maximální napětí je výrazně pod nejnižším průrazným napětím všech použitých materiálů. Elektrický systém je jen tak dobrý jako nejmenší poruchové napětí jedné z jeho součástí.