Doorbraakspanning (Breakdown Voltage) Begrijpen: Definitie, Belang En Toepassingen

Doorbraakspanning, soms ook dielectrische sterkte of ontbrandingsspanning genoemd, is de hoeveelheid elektrische kracht die nodig is om de elektrische eigenschappen van een object te transformeren. Meest gebruikt met betrekking tot isolatoren. De doorbraakspanning is de minimumspanning die nodig is om een isolator te dwingen om 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 voor hoe het zal functioneren, tegenspreekt.

Isolatoren En Doorbraak

Isolatoren, per definitie, geleiden geen elektriciteit. Doorbraakspanning is het punt waarop een materiaal ophoudt een isolator te zijn en een weerstand wordt; dat wil zeggen, elektriciteit geleidt in een bepaalde fractie van de totale stroom. Isolatoren worden gekenmerkt door atomen met stevig gebonden elektronen. De atoommachten die deze elektronen op hun plek houden, overstijgen de meeste externe spanningen die elektronen tot vloei zouden kunnen brengen. Deze kracht is echter eindig, en kan altijd potentieel overschreden worden door een externe spanning, wat dan zal zorgen dat elektronen met een bepaalde snelheid door de stof vloeien.

Kwaliteit Van Isolatoren

Alle andere dingen gelijk, neemt de kwaliteit van een isolator toe samen met zijn doorbraakspanning. Porselein, met een dielectrische sterkte van ongeveer 100 kilovolt per inch, is een matige isolator. Glas, dat bij 20 keer de spanning van porselein doorbreekt, is veel beter.

Diodes En Doorbraakspanning

Diodes hebben ook een doorbraakspanning. Eenvoudige diodes zijn bedoeld om elektriciteit alleen in één richting te geleiden, aangeduid als 'voorwaarts'. Bij een voldoende hoge spanning kan de diode echter gemaakt worden om elektriciteit in 'omgekeerde' richting te geleiden. Sommige diodes, genaamd lawinediodes, zijn bedoeld voor dit type gebruik. Bij lage spanningen geleiden ze elektriciteit in één richting. Op een specifiek punt geleiden ze het net zo effectief in de andere richting. Dit onderscheidt ze van isolatoren en andere diodes, die, zelfs boven het doorbraakniveau, relatief hoge weerstand handhaven. Natuurlijk breken trioden en andere gespecialiseerde elektronische componenten ook op een bepaald punt en beginnen elektriciteit te geleiden langs het pad gedicteerd door een voldoende hoge spanning.

Praktische Overwegingen Bij Ontwerp

In de praktijk is het bepalen van de exacte doorbraakspanning van een materiaal moeilijk. Een specifiek getal aan deze hoeveelheid is geen betrouwbare constante zoals een smeltpunt; het is een statistisch gemiddelde. Consequent, bij het ontwerpen van een circuit, moet men ervoor zorgen dat de maximumspanning erver onder het laagste doorbraakspanning van elk van de betrokken materialen ligt. Een elektrisch systeem is alleen zo goed als de laagste doorbraakspanning van een van zijn componenten.