Bergantung pada karakteristik listriknya, bahan dikategorikan sebagai Konduktor, Semikonduktor , dan Insulator. Konduktor adalah bahan yang dapat menghantarkan listrik dengan mudah. Sebaliknya, bahan yang tidak dapat menghantarkan listrik dikategorikan sebagai Insulator. Ciri-ciri material semikonduktor terletak diantara konduktor dan isolator. Saat bekerja dengan isolator, peneliti telah mengamati bahwa bahan isolator dapat dibuat untuk berperilaku sebagai konduktor ketika sejumlah listrik diterapkan padanya. Fenomena ini dinamai Breakdown, dan tegangan minimum di mana hal ini terjadi dikenal sebagai Tegangan Breakdown. Tingkat tegangan ini berbeda untuk material yang berbeda dan juga bergantung pada sifat fisiknya.
Apa itu Tegangan Kerusakan?
Tegangan Kerusakan adalah karakteristik bahan Isolator. Tingkat tegangan minimum di mana isolator mulai berperilaku sebagai konduktor dan menghantarkan listrik dikenal sebagai 'Tegangan Breakdown.' Ini juga dikenal sebagai Kekuatan Dielektrik material.
Konduksi listrik hanya mungkin jika ada muatan listrik seluler di dalam material. Insulator tidak dapat menghantarkan listrik karena tidak ada muatan listrik seluler gratis di dalamnya. Ketika perbedaan potensial diterapkan di seluruh isolator, itu tidak menghantarkan listrik apapun.
Ketika nilai perbedaan potensial yang diterapkan meningkat melebihi level tertentu, beberapa pasangan elektron akan rusak dan proses ionisasi dimulai pada material. Ini mengarah pada pembentukan elektron bergerak bebas. Muatan seluler ini mulai bergerak dari ujung positif menuju ujung negatif yang menyebabkan aliran listrik.
Dengan demikian, isolator mulai menghantarkan listrik dan berperilaku sebagai konduktor. Proses ini dikenal sebagai Breakdown Listrik material dan tegangan minimum di mana fenomena ini dimulai dikenal sebagai 'Tegangan Breakdown material'. Tingkat tegangan ini bervariasi untuk berbagai jenis bahan tergantung pada komposisi bahan, bentuk, ukuran, dan panjang bahan antara kontak listrik. Nilai tegangan tembus suatu bahan yang diberikan oleh produsen biasanya adalah nilai Tegangan rusak rata-rata.
Tegangan Kerusakan Dioda
Dioda adalah semikonduktor dan sifat listriknya terletak di antara konduktor dan isolator. SEBUAH Dioda persimpangan PN dibentuk menggunakan bahan tipe-P dan tipe-N. Dioda PN-junction mengandung celah pita tempat pertukaran pembawa muatan terjadi. Ketika bias maju diterapkan, arus mengalir ke arah depan dan konduksi terjadi. Ketika bias balik diterapkan, tidak ada konduksi yang harus dilakukan. Tetapi karena adanya pembawa muatan minoritas, arus balik kecil mengalir melalui dioda yang dikenal sebagai arus bocor.
Karena aliran arus balik, lebar penghalang persimpangan meningkat. Ketika tegangan bias balik yang diterapkan ini meningkat secara bertahap pada titik tertentu, peningkatan yang cepat dalam arus balik dapat diamati. Ini dikenal sebagai kerusakan Persimpangan. Tegangan balik yang diterapkan yang sesuai pada titik ini dikenal sebagai Tegangan Kerusakan dioda PN junction . Ini juga dikenal sebagai Reverse Breakdown Voltage .
Reverse-Biased-PN-Junction-Diode
Faktor penting untuk menentukan tegangan rusaknya dioda adalah konsentrasi dopingnya. Melebihi level tegangan ini menyebabkan peningkatan eksponensial dalam arus bocor dioda. Saat kerusakan dioda, panas berlebih dapat diamati. Jadi, saat beroperasi dengan tegangan balik, heat sink dan resistor eksternal digunakan.
Tegangan Kerusakan Dioda Zener
Dioda zener digunakan sebagai blok bangunan dasar sirkuit elektronik . Mereka populer digunakan untuk memberikan tegangan referensi ke sirkuit elektronik. Mereka dirancang untuk bekerja di daerah kerusakan dioda.
Dioda zener adalah dioda berat yang dapat bekerja dengan andal di daerah bias balik. Di sini kerusakan terjadi karena efek Zener. Di Zener berpengaruh bila medan listrik dibiaskan terbalik Dioda P-N dinaikkan, terjadi penerowongan elektron valensi ke pita konduksi. Hal ini menyebabkan peningkatan pembawa muatan minoritas sehingga meningkatkan arus balik. Fenomena ini dikenal sebagai efek Zener dan tegangan minimum tempat fenomena ini dimulai dikenal sebagai Kerusakan Zener tegangan.
Kerusakan Longsor
Dalam kerusakan dioda yang dikotori ringan terjadi karena efek Avalanche. Di sini, di efek Avalanche, ketika dioda dioperasikan dalam bias balik karena kenaikan muatan listrik, pembawa muatan minoritas memperoleh energi kinetik dan bertabrakan dengan pasangan lubang elektron, sehingga memutuskan ikatan kovalennya dan menciptakan pembawa muatan bergerak baru. Peningkatan jumlah pembawa muatan minoritas ini menyebabkan peningkatan arus balik yang menyebabkan kerusakan. Di sini, tegangan rusaknya dikenal sebagai Tegangan rusaknya longsoran salju .
Breakdown-in-Zener-Diode
Tegangan tembus yang umum tersedia Dioda zener bervariasi antara 1.2V hingga 200V. Dioda zener menunjukkan kerusakan terkontrol dan tidak memerlukan sirkuit eksternal untuk membatasi arus. Karakteristik V-I dari dioda dengan kerusakan avalanche meningkat secara bertahap sedangkan untuk dioda dengan kerusakan Zener karakteristik V-I tajam.
Rincian Padatan, Cairan, dan Gas
Selain padatan, banyak gas dan cairan juga memiliki sifat isolator dan juga terlihat mengalami fenomena breakdown. Kekuatan dielektrik minimum silikon pada suhu kamar dapat dihitung dengan menggunakan rumus di bawah ini.
ebr| = (12 × 105) / (3-log (N / 1016)) V / cm
Udara juga bertindak sebagai insulator pada kondisi tekanan atmosfer standar. Ini rusak ketika tegangan meningkat melebihi 3,0kv / mm. Tegangan tembus gas dapat dihitung dengan menggunakan Hukum Paschen . Dalam kondisi vakum parsial, tegangan tembus udara menurun. Ketika udara mengalami kerusakan petir, percikan terjadi. Tegangan ini juga dikenal sebagai tegangan mencolok.
Itu tegangan rusaknya minyak transformator juga dikenal sebagai kekuatan Dielektrik. Ini adalah nilai tegangan di mana percikan api diamati antara dua elektroda yang dipisahkan oleh celah dan direndam dalam minyak transformator. Ketika uap air atau zat konduktor lain ada dalam oli, nilai tegangan rusak yang lebih rendah diamati. Kekuatan dielektrik minimum dari oli transformator yang ideal adalah 30KV.
Kerusakan juga dapat diamati pada kabel yang membawa arus. Tegangan tembus kabel tergantung pada keberadaan kelembaban di sekitarnya, waktu penerapan tegangan dan suhu kerja kabel. Berapakah tegangan tembus minimum dari a Dioda Zener ?
