Vad är nedbrytningsspänning?

Nedbrytningsspänning, ibland även kallad dielektrisk styrka eller slående spänning, är den mängd elektrisk kraft som krävs för att transformera ett elektriska egenskaper. Vanligtvis används det med avseende på isolatorer. Nedbrytningsspänningen är den minsta spänning som är nödvändig för att tvinga en isolator att leda en viss mängd elektricitet. Nedbrytningsspänning är meningsfull endast i förhållande till ett befintligt system; det är den punkt då ett material trotsar operatörens förväntningar på hur det kommer att fungera.

Isolatorer leder per definition ingen elektricitet. Nedbrytningsspänning är den punkt där ett material upphör att vara en isolator och blir ett motstånd; det vill säga leder elektricitet till någon del av den totala strömmen. Isolatorer kännetecknas av atomer med tätt bundna elektroner. Atomkrafterna som håller dessa elektroner på plats överskrider de flesta utanför spänningar som kan få elektroner att flyta. Denna kraft är emellertid begränsad och kan alltid potentiellt överskridas av en extern spänning, vilket sedan får elektroner att strömma i någon takt genom ämnet.

Allt annat lika ökar kvaliteten på en isolator tillsammans med dess nedbrytningsspänning. Därför är porslin, som har en dielektrisk hållfasthet på cirka 100 kilovolt per tum, en medioker isolator. Glas, som bryter ner 20 gånger den spänning som porslin gör, är mycket bättre.

Dioder har också en nedbrytningsspänning. Enkla dioder är avsedda att leda elektricitet endast i en riktning, kallad "framåt". Vid en tillräckligt hög spänning kan dock dioden göras för att leda elektricitet i "omvänd". Vissa dioder, kallad lavin-dioder, är avsedda för denna typ av användning. Vid låga spänningar leder de endast elektricitet i en riktning. Vid en viss punkt leder de det lika effektivt i den andra riktningen. Detta skiljer dem från isolatorer och andra dioder, som till och med ovanför nedbrytningsspänningen upprätthåller relativt hög motstånd. Inte överraskande bryter trioder och andra specialiserade elektronikkomponenter också vid en viss punkt och börjar leda elektricitet längs banan som dikteras av en tillräckligt hög spänning.

I praktiken är det svårt att bestämma materialets exakta nedbrytningsspänning. Ett specifikt nummer kopplat till denna mängd är inte en pålitlig konstant som en smältpunkt; det är ett statistiskt genomsnitt. Följaktligen bör man vid utformning av en krets se till att dess maximala spänning ligger långt under den lägsta nedbrytningsspänningen för något av de involverade materialen. Ett elektriskt system är bara lika bra som den minsta nedbrytningsspänningen för en av dess komponenter.