उनकी विद्युत विशेषताओं के आधार पर, सामग्री को कंडक्टर के रूप में वर्गीकृत किया जाता है, अर्धचालकों और इन्सुलेटर। कंडक्टर ऐसी सामग्रियां हैं जो आसानी से बिजली का संचालन कर सकती हैं। इसके विपरीत, जो सामग्री किसी भी बिजली का संचालन नहीं कर सकती है उसे इन्सुलेटर के रूप में वर्गीकृत किया जाता है। सेमीकंडक्टर सामग्री की विशेषताएं कंडक्टर और इन्सुलेटर के बीच स्थित हैं। इन्सुलेटर के साथ काम करते समय, शोधकर्ताओं ने देखा है कि जब एक निश्चित मात्रा में बिजली उन पर लागू होती है, तो कंडक्टर के रूप में व्यवहार करने के लिए इन्सुलेटर सामग्री बनाई जा सकती है। इस घटना को ब्रेकडाउन नाम दिया गया था, और न्यूनतम वोल्टेज जिस पर ऐसा होता है, ब्रेकडाउन वोल्टेज के रूप में जाना जाता है। ये वोल्टेज स्तर विभिन्न सामग्रियों के लिए अलग-अलग होते हैं और उनके भौतिक गुणों पर भी निर्भर करते हैं।
ब्रेकडाउन वोल्टेज क्या है?
ब्रेकडाउन वोल्टेज इंसुलेटर सामग्री की विशेषता है। न्यूनतम वोल्टेज स्तर जिस पर एक इन्सुलेटर कंडक्टर के रूप में व्यवहार करना शुरू कर देता है और बिजली का संचालन करता है उसे 'ब्रेकडाउन वोल्टेज' के रूप में जाना जाता है। इसे सामग्री की ढांकता हुआ ताकत के रूप में भी जाना जाता है।
का संचालन बिजली केवल तभी संभव है जब सामग्रियों में मोबाइल इलेक्ट्रिक चार्ज हों। इंसुलेटर बिजली का संचालन नहीं कर सकते क्योंकि उनमें मुफ्त मोबाइल बिजली शुल्क नहीं हैं। जब इन्सुलेटर के पार एक संभावित अंतर लागू किया जाता है, तो यह किसी भी बिजली का संचालन नहीं करता है।
जब लागू संभावित अंतर का मान कुछ स्तरों से परे बढ़ जाता है तो कुछ इलेक्ट्रॉन जोड़े टूट जाते हैं और सामग्री में आयनीकरण प्रक्रिया शुरू हो जाती है। यह मुक्त मोबाइल इलेक्ट्रॉनों के गठन की ओर जाता है। ये मोबाइल चार्ज पॉजिटिव एंड से नेगेटिव एंड की ओर बढ़ने लगते हैं जिससे बिजली का प्रवाह होता है।
इस प्रकार, इन्सुलेटर बिजली का संचालन करना शुरू कर देता है और कंडक्टर के रूप में व्यवहार करता है। इस प्रक्रिया को सामग्री के इलेक्ट्रिकल ब्रेकडाउन और न्यूनतम वोल्टेज के रूप में जाना जाता है जिस पर यह घटना शुरू होती है जिसे 'सामग्री का ब्रेकडाउन वोल्टेज' कहा जाता है। यह वोल्टेज स्तर विभिन्न प्रकार की सामग्री के लिए भिन्न होता है, जो विद्युत संपर्कों के बीच सामग्री की संरचना, आकार, आकार और सामग्री की लंबाई पर निर्भर करता है। निर्माताओं द्वारा दी गई सामग्री का ब्रेकडाउन वोल्टेज मान आमतौर पर औसत ब्रेकडाउन वोल्टेज मान है।
डायोड ब्रेकडाउन वोल्टेज
डायोड हैं अर्धचालकों और उनके विद्युत गुण कंडक्टर और इन्सुलेटर के बीच में होते हैं। ए पीएन जंक्शन डायोड एक पी-प्रकार और एन-टाइप सामग्री का उपयोग करके बनाई गई है। पीएन जंक्शन डायोड में एक बैंडगैप होता है जिसके माध्यम से चार्ज वाहक का आदान-प्रदान होता है। जब एक आगे पूर्वाग्रह लागू किया जाता है तो आगे की दिशा में प्रवाह होता है और चालन होता है। जब एक रिवर्स पूर्वाग्रह लागू किया जाता है तो कोई चालन नहीं होना चाहिए। लेकिन अल्पसंख्यक चार्ज वाहकों की उपस्थिति के कारण, डायोड के माध्यम से एक छोटा रिवर्स प्रवाह बहता है जिसे लीकेज करंट के रूप में जाना जाता है।
रिवर्स करंट के प्रवाह के कारण जंक्शन अवरोध की चौड़ाई बढ़ जाती है। जब यह लागू किया गया रिवर्स पूर्वाग्रह वोल्टेज एक निश्चित बिंदु पर धीरे-धीरे बढ़ाया जाता है, तो रिवर्स वर्तमान में तेजी से वृद्धि देखी जा सकती है। यह जंक्शन टूटने के रूप में जाना जाता है। इस बिंदु पर संगत लागू रिवर्स वोल्टेज के रूप में जाना जाता है पीएन जंक्शन डायोड का ब्रेकडाउन वोल्टेज । इस रूप में भी जाना जाता है रिवर्स ब्रेकडाउन वोल्टेज ।
रिवर्स-बायस्ड-पीएन-जंक्शन-डायोड
डायोड के ब्रेकडाउन वोल्टेज को निर्धारित करने के लिए आवश्यक कारक इसकी डोपिंग एकाग्रता है। इस वोल्टेज स्तर से अधिक होने से डायोड के लीकेज करंट में घातीय वृद्धि होती है। जब डायोड ब्रेकडाउन होता है, तो ओवरहीटिंग देखी जा सकती है। इसलिए, रिवर्स वॉल्टेज के साथ संचालन करते समय हीट सिंक और बाहरी प्रतिरोधों का उपयोग किया जाता है।
जेनर डायोड का ब्रेकडाउन वोल्टेज
जेनर डायोड का उपयोग बुनियादी भवन ब्लॉकों के रूप में किया जाता है विद्युत सर्किट । वे इलेक्ट्रॉनिक सर्किट को एक संदर्भ वोल्टेज प्रदान करने के लिए लोकप्रिय रूप से उपयोग किए जाते हैं। वे डायोड के टूटने वाले क्षेत्रों में काम करने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं।
जेनर डायोड भारी डायोड हैं जो रिवर्स-बायस्ड क्षेत्रों में मज़बूती से काम कर सकते हैं। यहां जेनर इफेक्ट के कारण ब्रेकडाउन होता है। ज़ेनर प्रभाव में जब रिवर्स-पक्षपाती का विद्युत क्षेत्र पी-एन डायोड वृद्धि हुई है, चालन बैंड में वैलेंस इलेक्ट्रॉनों की टनलिंग होती है। इससे अल्पसंख्यक प्रभार वाहकों में वृद्धि होती है जिससे रिवर्स करंट बढ़ता है। इस घटना को जेनर प्रभाव और न्यूनतम वोल्टेज के रूप में जाना जाता है जिस पर यह घटना शुरू होती है जेनर ब्रेकडाउन वोल्टेज।
हिमस्खलन टूटना
एवलांच प्रभाव के कारण हल्के ढंग से डोपेड डायोड ब्रेकडाउन होता है। यहाँ हिमस्खलन प्रभाव में, जब डायोड को रिवर्स बायस में संचालित किया जाता है, तो बढ़ी हुई बिजली के कारण अल्पसंख्यक चार्ज वाहक गतिज ऊर्जा प्राप्त करते हैं और इलेक्ट्रॉन-होल युग्मों से टकराते हैं, जिससे उनके सहसंयोजक बंधन टूट जाते हैं और नए मोबाइल वाहक बनते हैं। अल्पसंख्यक प्रभार वाहकों की संख्या में यह वृद्धि रिवर्स करंट ब्रेकडाउन के कारण बढ़ती है। यहां, ब्रेकडाउन वोल्टेज के रूप में जाना जाता है हिमस्खलन विखंडन वोल्टेज ।
ब्रेकडाउन-इन-जेनर-डायोड
आमतौर पर उपलब्ध ब्रेकडाउन वोल्टेज ज़ेनर डायोड 1.2V से 200V के बीच भिन्न होता है। जेनर डायोड एक नियंत्रित टूटने को प्रदर्शित करता है और वर्तमान को सीमित करने के लिए किसी बाहरी सर्किटरी की आवश्यकता नहीं होती है। हिमस्खलन टूटने के साथ डायोड की V-I विशेषताओं में धीरे-धीरे वृद्धि होती है जबकि जेनर ब्रेकडाउन के साथ डायोड के लिए V-I विशेषताएँ तेज होती हैं।
ठोस पदार्थ, तरल पदार्थ और गैसों में टूट
ठोस पदार्थों के अलावा, कई गैसों और तरल पदार्थों में इन्सुलेटर गुण भी होते हैं और टूटने की घटनाओं से गुजरना भी देखा जाता है। कमरे के तापमान पर सिलिकॉन की न्यूनतम ढांकता हुआ ताकत की गणना नीचे सूत्र का उपयोग करके की जा सकती है।
इबीआर| = (12 × 10)५) / (3-लॉग (एन / 10)१६)) वी / सेमी
वायु मानक वायुमंडलीय दबाव की स्थिति में एक इन्सुलेटर के रूप में भी कार्य करता है। ब्रेक डाउन होने पर वोल्टेज 3.0kv / mm से अधिक बढ़ जाता है। गैसों के टूटने वाले वोल्टेज का उपयोग करके गणना की जा सकती है पसचेन का नियम । आंशिक वैक्यूम स्थितियों में हवा का टूटना वोल्टेज घट जाती है। जब हवा टूटने से बिजली गिरती है, तो स्पार्किंग होती है। इन वोल्टेज को स्ट्राइकिंग वोल्टेज के रूप में भी जाना जाता है।
ट्रांसफार्मर तेल के टूटने वोल्टेज इसे ढांकता हुआ ताकत के रूप में भी जाना जाता है। यह वह वोल्टेज मान है जिस पर दो इलेक्ट्रोड के बीच स्पार्क देखे जाते हैं जो एक अंतर से अलग हो जाते हैं और ट्रांसफार्मर के तेल में डूब जाते हैं। जब तेल में नमी या अन्य संचालक पदार्थ मौजूद होते हैं, तो टूटने वाले वोल्टेज के निम्न मान देखे जाते हैं। आदर्श ट्रांसफार्मर तेल की न्यूनतम ढांकता हुआ ताकत 30KV है।
ब्रेकडाउन को वर्तमान ले जाने वाले केबलों में भी देखा जा सकता है। केबल का टूटना वोल्टेज उसके चारों ओर नमी की उपस्थिति, वोल्टेज के समय और केबलों के काम के तापमान पर निर्भर करता है। ब्रेकडाउन का न्यूनतम वोल्टेज क्या है ज़ेनर डायोड ?
