Contenu
- La tension de claquage
- Diodes et semi-conducteurs
- Isolateurs
- Calcul de la tension de claquage de l'air par pouce
Un champ électrique est une région d'espace autour d'une particule chargée qui exerce une force sur d'autres particules chargées. La direction de ce champ est la direction de la force que le champ exercerait sur une charge électrique de test positive. La force du champ électrique est en volt par mètre (V / m). Techniquement, les isolateurs ne conduisent pas l'électricité, mais si le champ électrique est suffisamment important, l'isolateur tombe en panne et conduit l'électricité.
Cela peut parfois être vu comme une décharge électrique ou un arc dans l'air entre les deux électrodes. La tension de claquage d’un gaz peut être calculée à partir de Loi Paschens. La physique est différente pour les diodes semi-conductrices où la tension de claquage est le point où l'appareil commence à conduire en mode de polarisation inverse.
La tension de claquage
Diodes et semi-conducteurs
Les diodes sont généralement constituées de cristaux semi-conducteurs, généralement du silicium ou du germanium. Des impuretés sont ajoutées pour créer une région de porteurs de charge négatifs (électrons) d'un côté créant un semi-conducteur de type n, et des porteurs de charge positifs (trous) pour former un semi-conducteur de type p de l'autre côté.
Lorsque les matériaux de type p et de type n sont réunis, un flux de charge momentané crée une troisième région ou région d'appauvrissement où aucun porteur de charge n'est présent. Un courant circule lorsqu'une différence de potentiel suffisamment supérieure est appliquée sur le côté p par rapport au côté n.
Une diode a généralement une résistance élevée dans le sens inverse et ne permet pas aux électrons de circuler dans ce mode polarisé en inverse. Lorsque la tension inverse atteint une certaine valeur, cette résistance chute et la diode est conductrice en mode polarisé en inverse. Le potentiel auquel cela se produit est appelé le tension de claquage.
Isolateurs
Contrairement aux conducteurs, les isolateurs ont des électrons étroitement liés à leurs atomes qui résistent au flux d'électrons libres. La force qui maintient ces électrons en place n’est pas infinie et avec une tension suffisante, ces électrons peuvent gagner suffisamment d’énergie pour surmonter ces liaisons et l’isolant devient un conducteur. La tension de seuil à laquelle cela se produit est appelée tension de claquage ou résistance diélectrique. Dans un gaz, la tension de claquage est déterminée par Loi Paschens.
La loi de Paschens est une équation qui donne la tension de claquage en fonction de la pression atmosphérique et de la longueur de la fente. Elle est écrite ainsi:
Vb = Bpd/]
où Vb est la tension de claquage en courant continu, p est la pression du gaz, ré est la distance en mètres, UNE et B sont des constantes qui dépendent du gaz environnant, et γse est le coefficient d'émission d'électrons secondaires. Le coefficient d'émission d'électrons secondaires est le point où les particules incidentes ont suffisamment d'énergie cinétique pour induire, lorsqu'elles heurtent d'autres particules, l'émission de particules secondaires.
Calcul de la tension de claquage de l'air par pouce
Un tableau de tension de claquage de l'entrefer peut être utilisé pour rechercher la tension de claquage de tout gaz. Si aucun manuel de référence n’est disponible, le calcul de la rigidité diélectrique de deux électrodes séparées de 2,54 cm (un pouce) peut être calculé à l’aide de la loi de Paschens dans laquelle
UNE = 112.50 (kPacm)−1
B = 2737,50 V / (kPa.cm)-1
γse = 0.01
P = 101,325 Pa
Brancher ces valeurs dans l'équation ci-dessus donne
Vb = (2737.50 × 101,325 × 2.54 × 10-2)/
Il s'ensuit que
Vb = 20,3 kV
D'après les tableaux techniques et physiques, la plage typique de tension de claquage dans l'air devrait être comprise entre 20 kV et 75 kV. Il existe d'autres facteurs qui influencent la tension de claquage dans l'air, par exemple l'humidité, l'épaisseur et la température, d'où la plage étendue.