Wat is doorslagspanning?

Doorslagspanning, ook wel diëlektrische sterkte of slagspanning genoemd, is de hoeveelheid elektrische kracht die nodig is om de elektrische eigenschappen van een object te transformeren. Meestal wordt het gebruikt met betrekking tot isolatoren. De doorslagspanning is de minimale spanning die nodig is om een ​​isolator te dwingen een bepaalde hoeveelheid elektriciteit te geleiden. Deze meting is alleen zinvol in relatie tot een bestaand systeem; het is het punt waarop een materiaal de verwachtingen van de operator over hoe het zal functioneren, tart.

Isolatoren geleiden per definitie geen elektriciteit. Doorslagspanning is het punt waarop een materiaal ophoudt een isolator te zijn en een weerstand wordt; dat wil zeggen, geleidt elektriciteit in een bepaald deel van de totale stroom. Isolatoren worden gekenmerkt door atomen met strak gebonden elektronen. De atomaire krachten die deze elektronen op hun plaats houden, overschrijden de meeste externe spanningen die ervoor kunnen zorgen dat elektronen gaan stromen. Deze kracht is echter eindig en kan altijd worden overschreden door een externe spanning, waardoor elektronen met een bepaalde snelheid door de stof gaan stromen.

Als al het andere gelijk is, neemt de kwaliteit van een isolator toe samen met de doorslagspanning. Vandaar dat porselein, dat een diëlektrische sterkte heeft van ongeveer 100 kilovolt per inch, een middelmatige isolator is. Glas, dat afbreekt bij 20 keer de spanning die porselein doet, is veel beter.

Diodes hebben ook een doorslagspanning. Eenvoudige diodes zijn bedoeld om elektriciteit slechts in één richting te geleiden, ook wel 'voorwaarts' genoemd. Bij een voldoende hoge spanning kan de diode echter worden gemaakt om elektriciteit "omgekeerd" te geleiden. Sommige diodes, lawinediodes genoemd, zijn bedoeld voor dit soort gebruik. Bij lage spanningen geleiden ze elektriciteit slechts in één richting. Op een bepaald punt voeren ze het net zo effectief in de andere richting uit. Dit onderscheidt ze van isolatoren en andere diodes, die, zelfs boven het doorslagniveau, een relatief hoge weerstand behouden. Het is niet verrassend dat triodes en andere gespecialiseerde elektronische componenten op een bepaald punt ook kapot gaan en elektriciteit beginnen te geleiden langs het pad dat wordt bepaald door een voldoende hoge spanning.

In de praktijk is het moeilijk om de exacte doorslagspanning van een materiaal te bepalen. Een specifiek getal dat aan deze hoeveelheid is gekoppeld, is geen betrouwbare constante zoals een smeltpunt; het is een statistisch gemiddelde. Daarom moet men er bij het ontwerpen van een circuit voor zorgen dat de maximale spanning ver onder de laagste doorslagspanning van elk van de betrokken materialen ligt. Een elektrisch systeem is zo goed als de kleinste doorslagspanning van een van zijn componenten.