Что такое напряжение пробоя?

Напряжение пробоя, иногда также называемое диэлектрической прочностью или ударным напряжением, представляет собой величину электрической силы, необходимую для преобразования электрических свойств объекта. Чаще всего он используется по отношению к изоляторам. Напряжение пробоя - это минимальное напряжение, необходимое для того, чтобы изолятор проводил некоторое количество электричества. Напряжение пробоя имеет смысл только по отношению к существующей системе; это точка, в которой материал не соответствует ожиданиям оператора в отношении того, как он будет функционировать.

Изоляторы по определению не проводят электричества. Напряжение пробоя - это точка, в которой материал перестает быть изолятором и становится резистором; то есть проводит электричество в некоторой пропорции общего тока. Изоляторы характеризуются атомами с сильно связанными электронами. Атомные силы, удерживающие эти электроны на месте, превышают большинство внешних напряжений, которые могут побудить электроны течь. Однако эта сила конечна и всегда может быть превышена внешним напряжением, которое затем заставит электроны течь с некоторой скоростью через вещество.

При прочих равных условиях качество изолятора увеличивается вместе с напряжением пробоя. Следовательно, фарфор, который имеет электрическую прочность около 100 киловольт на дюйм, является посредственным изолятором. Стекло, которое разбивается в 20 раз сильнее, чем фарфор, гораздо лучше.

Диоды также имеют пробивное напряжение. Простые диоды предназначены для проведения электричества только в одном направлении, называемом «вперед». Однако при достаточно высоком напряжении диод может быть выполнен с возможностью проводить электричество в «обратном направлении». Некоторые диоды, называемые лавинными диодами, предназначены для этого типа использования. При низких напряжениях они проводят электричество только в одном направлении. В определенный момент они проводят это так же эффективно в другом направлении. Это отличает их от изоляторов и других диодов, которые даже выше напряжения пробоя поддерживают относительно высокое сопротивление. Неудивительно, что триоды и другие специализированные электронные компоненты также ломаются в определенной точке и начинают проводить электричество по пути, продиктованному достаточно высоким напряжением.

На практике определить точное напряжение пробоя материала сложно. Определенное число, прикрепленное к этой величине, не является надежной константой, такой как точка плавления; это среднее статистическое. Следовательно, при проектировании схемы следует убедиться, что ее максимальное напряжение значительно ниже самого низкого напряжения пробоя любого из задействованных материалов. Электрическая система хороша только наименьшим напряжением пробоя одного из ее компонентов.