ब्रेकडाउन वोल्टता

एक इन्सुलेटर स्ट्रिंग का उच्च वोल्टेज टूटना

एक इन्सुलेटर (बिजली को रोकने वाला) का ब्रेकडाउन (अवरोध) विद्युत दाब न्यूनतम विद्युत दाब होता है जो एक विंसवाहक के एक हिस्से को विद्युत अवरोध का अनुभव करने और विद्युत प्रवाहकीय (पदार्थ) बनने का कारण बनता है।

डायोड के लिए, अवरोध विद्युत दाब न्यूनतम उत्क्रम बिदयुत दाब है जो डायोड के संचालन को काफी हद तक उलट देता है। लेकिन कुछ उपकरणों (जैसे (प्रत्यावर्ती धारा के लिए ट्रायोड ) TRIAC ) में अग्रेषित अवरोध विद्युत दाब भी कहा होता है।

विद्युत अवरोध

Main article: Electrical breakdown

पदार्थों को अक्सर उनकी प्रतिरोधकता के आधार पर विद्युत संवाहक या इन्सुलेटर (विंसवाहक) के रूप में वर्गीकृत किया जाता है। एक संवाहक एक पदार्थ है जिसमें कई मोबाइल चार्ज किए हुए कण होते हैं जिन्हें प्रभारी वाहक कहा जाता है जो पदार्थ के अंदर घूमने के लिए स्वतंत्र होते हैं। पदार्थ के विभिन्न पक्षों मे विद्युत संपर्कों के बीच विद्युत दाब अंतर को लागू करके सामग्री के एक टुकड़े में एक विद्युत क्षेत्र बनाया जाता है। क्षेत्र का बल सामग्री के भीतर आवेश वाहकों को स्थानांतरित करने का कारण बनता है, जिससे सकारात्मक संपर्क से नकारात्मक संपर्क में विद्युत प्रवाह उत्पन्न होता है। उदाहरण के लिए,धातुओं में प्रत्येक परमाणु में एक या अधिक ऋणात्मक आवेशित इलेक्ट्रॉन , जिन्हें चालन इलेक्ट्रॉन कहा जाता है, क्रिस्टल जालक के चारों ओर गति करने के लिए स्वतंत्र होते हैं। एक विद्युत क्षेत्र के कारण एक बड़ी धारा प्रवाहित होती है, इसलिए धातुओं की प्रतिरोधकता कम होती है, जिससे वे अच्छे चालक बन जाते हैं। प्लास्टिक और सिरेमिक जैसे पदार्थों के विपरीत सभी इलेक्ट्रॉन परमाणुओं से कसकर बंधे होते हैं, इसलिए सामान्य परिस्थितियों में सामग्री में बहुत कम मोबाइल चार्ज वाहक होते हैं। वोल्टेज लगाने से केवल एक बहुत ही छोटा करंट प्रवाहित होता है, जिससे पदार्थ को बहुत अधिक प्रतिरोधकता मिलती है, और इन्हें विंसवाहक के रूप में वर्गीकृत किया जाता है।

हालांकि, यदि पर्याप्त मजबूत विद्युत क्षेत्र लागू किया जाता है, तो सभी विद्युत संवाहक बन जाते हैं। यदि विद्युत के एक टुकड़े पर लगाया गया विद्युत दाब बढ़ जाता है, तो एक निश्चित विद्युत क्षेत्र की ताकत पर सामग्री में आवेश वाहकों की संख्या अचानक बहुत बढ़ जाती है और इसकी प्रतिरोधकता कम हो जाती है, जिससे एक मजबूत धारा प्रवाहित होती है। इसे बिजली अवरोध कहते हैं। लेकिन अवरोध तब होता है जब विद्युत क्षेत्र सामग्री के अणुओं से इलेक्ट्रॉनों को खींचने के लिए पर्याप्त मजबूत हो जाता है,और उन्हें आयनित करता है। अतः जारी किए गए इलेक्ट्रॉनों को क्षेत्र द्वारा त्वरित किया जाता है और अन्य परमाणुओं पर प्रहार किया जाता हैं, ये एक श्रृंखला प्रतिक्रिया में अधिक मुक्त इलेक्ट्रॉनों और आयनों का निर्माण करते हैं ये आवेशित कणो के साथ सामग्री को भरते हैं, और यह प्रत्येक सामग्री में एक विशिष्ट विद्युत क्षेत्र की ताकत पर होता है, जिसे वोल्ट प्रति सेंटीमीटर में मापा जाता है, जिसे इसकी विंसवाहक बल कहा जाता है।

जब विंसवाहक के एक टुकड़े में विद्युत दाब लगाया जाता है, तो प्रत्येक बिंदु पर विद्युत क्षेत्र विद्युत दाब के ढाल (कैलकुलस) के बराबर होता है। इसके आकार या संरचना में स्थानीय भिन्नताओं के कारण, वस्तु के विभिन्न बिंदुओं पर विद्युत दाब प्रवणता भिन्न हो जाती है। विद्युत अवरोध तब होता है जब वस्तु के किसी क्षेत्र में क्षेत्र से पहले पदार्थ मे विंसवाहक बल से अधिक हो जाता है। एक बार एक क्षेत्र अवरोध और प्रवाहकीय हो गया, तो उस क्षेत्र में लगभग कोई विद्युत दाब नहीं गिरता है और पूर्ण विद्युत दाब विंसवाहक की शेष लंबाई में लागू होता है, जिसके परिणामस्वरूप एक विद्युत क्षेत्र मे उच्च ढाल हो जाता है, जिससे विंसवाहक में अतिरिक्त क्षेत्र अवरोध हो जाते हैं, और अवरोध जल्दी से विंसवाहक के माध्यम से एक प्रवाहकीय पथ में फैलता है जब तक कि यह सकारात्मक से नकारात्मक संपर्क तक नहीं फैल जाता है। अतः जिस वोल्टेज पर यह होता है उसे उस वस्तु का अवरोध विद्युत दाब कहा जाता है। अवरोध विद्युत दाब की भौतिक संरचना, किसी वस्तु के आकार और विद्युत संपर्कों के बीच पदार्थ की लंबाई के साथ बदलती रहती है।

ठोस

अवरोध वोल्टेज एक विद्युत रोधन की एक विशेषता है जो अधिकतम ब्रेकडाउन संभावित अंतर को परिभाषित करता है जिसे विंसवाहक के संचालन से पहले सामग्री में लागू किया जा सकता है। ठोस रोधन पदार्थ मे , यह आमतौर पर अचानक विद्युत प्रवाह द्वारा स्थायी आणविक या भौतिक परिवर्तन करके पदार्थ के भीतर एक कमजोर पथ बनाता है। कुछ प्रकार के लैंप में पाए जाने वाले दुर्लभ गैसों के भीतर, अवरोध विद्युत दाब को कभी-कभी हड़ताली वोल्टेज भी कहा जाता है।

किसी पदार्थ का अवरोध विद्युत दाब एक निश्चित मूल्य नहीं है क्योंकि यह विफलता का एक रूप है और एक सांख्यिकीय संभावना है कि पदार्थ किसी दिए गए विद्युत दाब पर विफल हो जाएगी या नहीं। जब कोई मान दिया जाता है तो यह आमतौर पर एक बड़े नमूने का माध्य अवरोध बिदयुत दाब होता है। ढांकता हुआ परीक्षण का सामना , जहां किसी दिए गए विद्युत दाब पर विफलता की संभावना इतनी कम है कि रोधन डिजाइन करते समय यह माना जाता है कि पदार्थ इस विद्युत दाब पर विफल नहीं होगा ।

एक पदार्थ के दो अलग-अलग अवरोध विद्युत दाब माप एसी और आवेग अवरोध विद्युत दाब हैं। एसी विद्युत दाब मुख्य की लाइन आवृत्ति है। आवेग अवरोध विद्युत दाब बिजली के झटको का अनुकरण कर रहा है, और आमतौर पर तरंग के लिए 90% आयाम तक पहुंचने के लिए 1.2 माइक्रोसेकंड वृद्धि का उपयोग करता है, फिर 50 माइक्रोसेकंड के बाद 50% आयाम तक वापस गिर जाता है।

इन परीक्षणों को संचालित करने वाले दो तकनीकी मानक एएसटीएम डी1816 और एएसटीएम डी3300 हैं जो एएसटीएम द्वारा प्रकाशित किए गए हैं।

गैस और निर्वात

Main article: Gas discharge

वायुमंडलीय दबाव में मानक स्थितियों में, हवा एक उत्कृष्ट विंसवाहक के रूप में कार्य करती है, जिसके अवरोध से पहले 3.0 kV/mm के एक महत्वपूर्ण विद्युत दाब के अनुप्रयोग की आवश्यकता होती है (उदाहरण के लिए, बिजली, या संधारित्र की प्लेटों में बिजली की चिंगारी , या स्पार्क प्लग के बिजली के तार का छोर )। आंशिक निर्वात में, यह अवरोध की क्षमता इस हद तक कम हो सकती है कि अलग-अलग क्षमता वाली दो गैर-अछूता सतहें आसपास की गैस के विद्युत अवरोध को प्रेरित कर सकती हैं। यह एक उपकरण को नुकसान पहुंचा सकती है, क्योंकि अवरोध लघु-परिपथ के समान होता है।

गैस में, अवरोध विद्युत दाब को पासचेन के नियम द्वारा निर्धारित किया जा सकता है।

आंशिक निर्वात में अवरोध विद्युत दाब के रूप में दर्शाया जाता है

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

कहाँ पे $V_{\mathrm {b} }$ वोल्ट एकदिश धारा में अवरोध संभावित है, $A$ तथा $B$ स्थिर हैं जो आसपास की गैस पर निर्भर करते है , $p$ आसपास की गैस के दबाव का प्रतिनिधित्व करता है, $d$ बिजली क तार के छोर के बीच सेंटीमीटर में दूरी का प्रतिनिधित्व करता है, तथा $\gamma _{\mathrm {se} }$ माध्यमिक उत्सर्जन गुणांक का प्रतिनिधित्व करता है।

पासचेन के नियम के बारे में लेख में एक विस्तृत व्युत्पत्ति और कुछ पृष्ठभूमि की जानकारी दी गई है।

डायोड और अन्य अर्धचालक

डायोड I-V आरेख

अवरोध विद्युत दाब डायोड का एक पैरामीटर है जो सबसे बड़े उत्क्रम विद्युत दाब को परिभाषित करता है जिसे डायोड में रिसाव विद्युत प्रवाह में घातीय वृद्धि के बिना लागू किया जा सकता है। डायोड के अवरोध विद्युत दाब से अधिक, प्रति से, विनाशकारी नहीं है; हालांकि, इसकी वर्तमान क्षमता से अधिक होगा। वास्तव में, ज़ेनर डायोड अनिवार्य रूप से केवल डोपिंग (अर्धचालक) सामान्य डायोड हैं जो विद्युत दाब के स्तरों के विनियमन प्रदान करने के लिए डायोड के अवरोध विद्युत दाब का फायदा उठाते हैं।

रेक्टिफायर(दिष्टकारी) डायोड (सेमीकंडक्टर या ट्यूब/वाल्व) में कई विद्युतदाब दर-निर्धारण हो सकते हैं, जैसे कि डायोड में पीक इनवर्स विद्युत दाब (PIV), और दिष्टकारी परिपथ के लिए अधिकतम रूट माध्य वर्ग निविष्ट विद्युत दाब (जो बहुत कम होगा)।

कई छोटे-सिग्नल ट्रांजिस्टर को अत्यधिक ताप से बचने के लिए किसी भी अवरोध धाराओं को बहुत कम मूल्यों तक सीमित करने की आवश्यकता होती है। डिवाइस को नुकसान से बचने के लिए, और आसपास के परिपथ पर अत्यधिक रिसाव विद्युत प्रवाह के प्रभावों को सीमित करने के लिए, निम्नलिखित द्विध्रुवी ट्रांजिस्टर अधिकतम दर निर्धारण अक्सर निर्दिष्ट की जाती हैं:

वी_CEO (कभी-कभी लिखा BV_CEO या वी_(BR)CEO)

संग्राहक और एमिटर के बीच अधिकतम विद्युत दाब जिसे सुरक्षित रूप से लागू किया जा सकता है (और कुछ निर्दिष्ट रिसाव विद्युत प्रवाह से अधिक नहीं, ) अक्सर जब संग्राहक आधार रिसाव को हटाने के लिए ट्रांजिस्टर के आधार पर कोई परिपथ नहीं होता है। विशिष्ट मान: 20 वोल्ट से 700 वोल्ट तक है ; बहुत प्रारंभिक जर्मेनियम बिंदु-संपर्क ट्रांजिस्टर जैसे OC10 का मान लगभग 5 वोल्ट या उससे कम था।

वी_CBO

एमिटर खुले परिपथ के साथ अधिकतम आधार के लिए संग्राहक का विशिष्ट मान 25 से 1200 वोल्ट होता है।

वी_CER

आधार और एमिटर के बीच कुछ निर्दिष्ट प्रतिरोध (या कम) के साथ कलेक्टर और एमिटर के बीच अधिकतम विद्युत दाब दर निर्धारण होती है, उपरोक्त खुले आधार या खुले-एमिटर परिदृश्यों की तुलना में वास्तविक-विश्व परिपथ के लिए अधिक यथार्थवादी दर निर्धारण है।

वी_EBO

उत्सर्जक के संबंध में आधार पर अधिकतम उत्क्रम विद्युत दाब आमतौर पर लगभग 5 वोल्ट - जर्मेनियम ट्रांजिस्टर के लिए अधिक और आमतौर पर यूएचएफ ट्रांजिस्टर के लिए कम होता है।

वी_CES

कलेक्टर से एमिटर दर जब आधार को एमिटर से छोटा किया जाता है; तब वी . के बराबर_CER जब आर = 0.

वी_CEX

कलेक्टर से एमिटर दर जब एक विशिष्ट आधार -एमिटर वोल्टेज की आपूर्ति की जाती है, जैसे कि कुछ उच्च विद्युत दाब स्विचिंग परिदृश्यों में।

क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर की अधिकतम दर समान होती है, जंक्शन एफईटी के लिए सबसे महत्वपूर्ण गेट-ड्रेन विद्युत दाब दर निर्धारण है।

कुछ उपकरणों में निर्दिष्ट विद्युत दाब परिवर्तन की अधिकतम दर भी हो सकती है।

विद्युत उपकरण

पावर ट्रांसफार्मर , परिपथ वियोजक , स्विचगियर और ओवरहेड संचरण लाइनो से जुड़े अन्य विद्युत उपकरण पावर परिपथ प्रेरित क्षणिक बिजली वृद्धि विद्युत दाब के संपर्क में हैं। विद्युत उपकरण में एक बुनियादी बिजली आवेग स्तर (बीआईएल) निर्दिष्ट होगा। यह एक मानकीकृत तरंग आकार के साथ एक आवेग तरंग का शिखा मूल्य है, जिसका उद्देश्य बिजली की वृद्धि या परिपथ स्विचिंग से प्रेरित वृद्धि के विद्युत तनाव का अनुकरण करना है। बीआईएल को उपकरण के विशिष्ट ऑपरेटिंग विद्युत दाब के साथ समन्वित किया जाता है। उच्च विद्युत दाब भूमि के ऊपर विद्युत लाइन के लिए, आवेग स्तर सक्रिय घटकों की जमीन की निकासी से संबंधित है। उदाहरण के तौर पर, 138 केवी दर हस्तांतरण लाइन को 650 केवी के बीआईएल के लिए डिज़ाइन किया जाएगा। एक उच्च बीआईएल न्यूनतम से अधिक निर्दिष्ट किया जा सकता है, जहां बिजली के संपर्क में गंभीर है।

यह भी देखें

• हिमस्खलन टूटना
• हिमस्खलन डायोड
• ढांकता हुआ ताकत
• विद्युत वृक्षारोपण
• लिक्टेनबर्ग आंकड़ा

संदर्भ

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