고장 전압

절연체의 파괴 전압은 절연체의 일부가 전기 고장을 일으켜 전기 전도성을 띠게 하는 최소 전압입니다.

다이오드의 경우, 고장 전압은 다이오드가 상당히 역방향으로 전도하도록 하는 최소 역방향 전압입니다.일부 디바이스(TRIAC 등)에는 순방향 내압도 있습니다.

전기 고장

재료는 종종 저항률에 따라 도체 또는 절연체로 분류됩니다.도체는 전하 캐리어라고 불리는 많은 이동성 하전 입자를 포함하는 물질로 물질 내부에서 자유롭게 움직입니다.재료의 다른 면의 전기접점 간의 전압차를 인가함으로써 재료의 한 조각에 걸쳐 전계를 생성한다.전기장의 힘으로 인해 물질 내의 전하 캐리어가 이동하면서 양극 접점에서 음극 접점으로 전류를 생성합니다.예를 들어, 금속에서는 전도 전자라고 불리는 각 원자의 음전하 전자 중 하나 이상이 결정 격자 주위를 자유롭게 움직입니다.전장은 많은 전류를 흐르게 하므로 금속은 저항률이 낮아 전도체가 된다.플라스틱이나 세라믹과 같은 물질과는 대조적으로 모든 전자는 원자에 단단히 결합되어 있기 때문에 정상적인 상태에서는 물질 내에 이동 전하 캐리어가 거의 없습니다.전압을 인가하면 극소량의 전류만 흐르기 때문에 재료의 저항률이 매우 높아져 절연체로 분류됩니다.

그러나 충분히 강한 전계가 인가되면 모든 절연체가 도체가 됩니다.절연체에 인가되는 전압이 증가하면 특정 전계 강도에서 재료 내 전하 캐리어의 수가 갑자기 크게 증가하고 저항률이 감소하여 강한 전류가 흐릅니다.이것은 전기 고장이라고 불립니다.붕괴는 전장이 물질의 분자로부터 전자를 끌어당겨 이온화할 수 있을 정도로 강해질 때 발생합니다.방출된 전자는 전기장에 의해 가속되어 다른 원자와 충돌하며, 연쇄 반응으로 더 많은 자유 전자와 이온을 만들어 내고, 물질에 하전 입자를 범람시킵니다.이는 각 물질의 고유 전계 강도로 센티미터당 볼트 단위로 측정되며, 이를 유전 강도라고 합니다.

절연체에 전압이 인가되면 각 지점의 전계는 전압의 구배와 동일합니다.전압 구배는 그 모양이나 조성의 국소적인 변화로 인해 물체의 여러 지점에서 달라질 수 있습니다.전기 파괴는 자기장이 물체의 일부 영역에서 물질의 유전 강도를 처음 초과할 때 발생합니다.한 영역이 분해되어 전도성이 되면 해당 영역은 거의 전압 강하가 없으며, 절연체의 남은 길이에 걸쳐 최대 전압이 인가되므로 더 높은 경사도와 전기장이 발생하여 절연체 내의 추가 영역이 파괴됩니다.분해는 양극 접촉에서 음극 접촉으로 확대될 때까지 절연체를 통과하는 전도성 경로를 통해 빠르게 확산됩니다.이 현상이 발생하는 전압을 해당 물체의 파괴 전압이라고 합니다.파괴전압은^[1] 재료구성, 물체의 형상 및 전기접점 사이의 재료 길이에 따라 달라집니다.

솔리드

파괴 전압은 절연체가 전도하기 전에 재료 전체에 적용할 수 있는 최대 전압 차이를 정의하는 절연체의 특성입니다.고체 절연 재료에서, 이것은^{[citation needed]} 보통 갑작스런 전류에 의해 영구적인 분자 또는 물리적 변화를 만들어냄으로써 재료 내에 약화된 경로를 만듭니다.특정 유형의 램프에서 발견되는 희박한 가스 내에서 파괴 전압은 타격 ^[2]전압이라고도 합니다.

재료의 파괴 전압은 고장 형태이고 재료가 주어진 전압에서 고장날지 통계적 확률이 있기 때문에 확실한 값이 아닙니다.값이 지정되면 일반적으로 큰 샘플의 평균 파괴 전압입니다.또 다른 용어는 내전압으로, 절연 설계 시 특정 전압에서의 고장 확률이 매우 낮기 때문에 재료가 이 전압에서 고장나지 않는 것으로 간주됩니다.

재료의 두 가지 다른 파괴 전압 측정은 AC 및 임펄스 파괴 전압입니다.AC 전압은 주전원의 라인 주파수입니다.임펄스 파괴 전압은 낙뢰를 시뮬레이트하는 것으로, 통상 1.2마이크로초의 상승으로 파형이 90%의 진폭에 도달한 후 50마이크로초 ^[3]후에 다시 50%의 진폭으로 떨어집니다.

이러한 테스트를 수행하는 데 적용되는 두 가지 기술 표준은 ASTM D1816과 ASTM ^[4]D3300입니다.

가스 및 진공

대기압의 표준 조건에서 공기는 우수한 절연체 역할을 하므로 고장 전에 3.0kV/mm의 상당한 전압(예: 콘덴서의 플레이트 또는 스파크 플러그의 전극에 번개 또는 스파크)을 적용해야 합니다.부분 진공 상태에서 이 파괴 전위는 다른 전위를 가진 두 개의 절연되지 않은 표면이 주변 가스의 전기적 고장을 유도할 정도로 감소할 수 있다.고장이 단락 회로와 유사하기 때문에 기기가 손상될 수 있습니다.

기체에서 파괴전압은 파셴의 법칙에 의해 결정될 수 있다.

부분 진공에서의 고장 전압은 다음과 같이 표시됩니다^[5][6][7].

${\displaystyle V_{\mathrm {b} } = flac {B,p,d} {\ln \left(A,p,d\right)-\ln \left[\ln \left(1+{\frac {1}{\mathrm {se}}}\right}\right]}}$

${\displaystyle {여기}_{}}$서 V b$${\$displaystyle V_{\mathrm {b}}$는 전압 DC 단위 파괴 전위,$A$ {\$displaystyle$ A$}$ 및 B {\$displaystyle$ B$}$는 주변 가스에 $의존$하는$상수$, p {\$displaystyle$p$$}는 주변 가스의 압력, d${displaystyle$ d$}$는 센티미터 단위 거리를 나타냅니다.2차 전자방출계수를 나타내는 ^{[clarification needed]}§의 $\$ _${\mathrm {se}}}$는 2차 전자방출계수를 나타낸다.

파셴의 법칙에 관한 기사에는 상세한 파생과 배경 정보가 나와 있다.

다이오드 및 기타 반도체

고장 전압은 다이오드에서 누출 전류를 기하급수적으로 증가시키지 않고 적용할 수 있는 최대 반전 전압을 정의하는 다이오드의 파라미터입니다.다이오드의 파괴전압을 초과한다고 해서 파괴되는 것은 아니지만 현재 용량을 초과한다고 해도 파괴되는 것은 아닙니다.사실 제너 다이오드는 기본적으로 다이오드의 파괴 전압을 이용하여 전압 레벨을 조절하는 고도로 도핑된 일반 다이오드입니다.

정류 다이오드(반도체 또는 튜브/밸브)는 다이오드 전체의 피크 역전압(PIV) 및 정류 회로에 대한 최대 RMS 입력 전압(훨씬 작음)과 같은 여러 전압 정격을 가질 수 있습니다.

많은 소신호 트랜지스터에는 과도한 발열을 피하기 위해 훨씬 낮은 값으로 제한되는 파괴 전류가 필요합니다.장치의 손상을 방지하고 과도한 누출 전류가 주변 회로에 미칠 수 있는 영향을 제한하기 위해 종종 다음과 같은 바이폴라 트랜지스터 최대 정격이 지정됩니다.

V_CEO(BV_CEO 또는_(BR)CEO V라고도 함)

트랜지스터의 베이스에 컬렉터 베이스의 누설을 제거하기 위한 회로가 없는 경우에 안전하게 인가할 수 있는(및 지정된 누출 전류를 넘지 않는 경우가 많다) 컬렉터와 이미터 사이의 최대 전압.표준값: 20V에서 최대 700V까지. OC10과 같은 초기 게르마늄 포인트 접점 트랜지스터는 약 5V 이하의 값을 가지고 있었습니다.

V_CBO

이미터 오픈 회선을 사용한 콜렉터 투 베이스의 최대 전압.일반적인 값은 25 ~1200 볼트입니다.

V_CER

베이스와 이미터 사이에 지정된 저항(또는 그 이하)을 갖는 컬렉터와 이미터 간의 최대 전압 정격.상기의 오픈 베이스 또는 오픈 이미터 시나리오보다 실제 회선에 대한 보다 현실적인 정격입니다.

V_EBO

이미터에 대한 베이스의 최대 반전 전압.일반적으로 약 5V - 게르마늄 트랜지스터의 경우 더 많고 UHF 트랜지스터의 경우 더 적습니다.

V_CES

베이스가 이미터와 단락되었을 때의 컬렉터 대 이미터 정격, R = 0일 때의 V와 동일합니다_CER.

V_CEX

일부 고전압 스위칭시나리오 등 특정 베이스 이미터 전압이 공급될 때의 컬렉터 대 이미터 정격.

전계효과 트랜지스터의 최대 정격은 비슷하며, 접합 FET에서 가장 중요한 것은 게이트 드레인 전압 정격입니다.

일부 디바이스에서는 전압의 최대 변화율이 지정되어 있을 수도 있습니다.

전기 기기

가공전송선에 접속된 변압기, 회로차단기, 개폐장치 및 기타 전기기기는 전원회로에 유도되는 과도성 번개 서지 전압에 노출된다.전기 기기는 기본 번개 임펄스 레벨(BIL)을 지정한다.이는 표준화된 파형의 임펄스 파형의 파고값으로, 회로 전환에 의해 유도되는 번개 서지 또는 서지의 전기적 스트레스를 시뮬레이션하기 위한 것입니다.BIL은 기기의 일반적인 작동 전압과 함께 조정됩니다.고전압 전송 라인의 경우, 임펄스 레벨은 통전된 구성 요소의 접지 간극과 관련이 있습니다.예를 들어, 정격 138 kV의 송전선로는 650 kV의 BIL에 대해 설계됩니다.번개에 대한 노출이 ^[8]심한 경우 최소값보다 높은 BIL을 지정할 수 있습니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스