विद्युत विफलता

एक ढांकता हुआ के टूटने की प्रक्रिया, जो इलेक्ट्रॉनों द्वारा प्रभाव आयनीकरण के दौरान इंटरटॉमिक, इंटरमॉलिक्युलर, या इंटरियोनिक बॉन्ड के टूटने के कारण होती है, विद्युत ब्रेकडाउन कहलाती है। विद्युत विफलता की समय अवधि कुछ नैनोसेकंड से लेकर दसियों माइक्रोसेकंड तक भिन्न होती है।

इसकी घटना की परिस्थितियों के आधार पर, विद्युत क्षति हानिकारक या लाभकारी हो सकती है। एक उपयोगी इलेक्ट्रिकल ब्रेकडाउन का एक उदाहरण एक आंतरिक दहन इंजन सिलेंडर के कार्य क्षेत्र में एक स्पार्क प्लग का निर्वहन है। एक हानिकारक विफलता का एक उदाहरण विद्युत लाइन पर एक इन्सुलेटर की विफलता है।

बिजली के टूटने के क्षण में, जब महत्वपूर्ण (ब्रेकडाउन वोल्टेज से ऊपर) के ऊपर एक वोल्टेज लगाया जाता है, तो ठोस, तरल या गैसीय ढांकता हुआ (या अर्धचालक) में धारा तेजी से बढ़ जाती है। यह घटना थोड़े समय (नैनोसेकंड) तक रह सकती है या लंबे समय तक स्थापित हो सकती है, ठीक वैसे ही जैसे चाप शुरू होता है और गैस में जलता रहता है।

इस या उस ढांकता हुआ की इलेक्ट्रिक ब्रेकडाउन स्ट्रेंथ Epr (डाइइलेक्ट्रिक स्ट्रेंथ) डाइइलेक्ट्रिक की आंतरिक संरचना पर निर्भर करती है और लगभग तापमान से स्वतंत्र होती है, न ही सैंपल के आकार से, न ही लागू वोल्टेज की आवृत्ति से। तो, हवा के लिए, सामान्य परिस्थितियों में ढांकता हुआ ताकत लगभग 30 kV / mm है, ठोस ढांकता हुआ के लिए यह पैरामीटर 100 से 1000 kV / mm की सीमा में है, जबकि तरल के लिए यह केवल 100 kV / mm होगा।

सघन संरचनात्मक तत्व (अणु, आयन, मैक्रोमोलेक्युलस, आदि) होते हैं, माने जाने वाले ढांकता हुआ की टूटने की शक्ति कम हो जाती है, क्योंकि इलेक्ट्रॉनों का औसत मुक्त पथ बड़ा हो जाता है, अर्थात इलेक्ट्रॉनों को आयनित करने के लिए पर्याप्त ऊर्जा प्राप्त होती है। लागू विद्युत क्षेत्रों की कम तीव्रता के साथ भी परमाणु या अणु।

ढांकता हुआ में गठित विद्युत क्षेत्र की असमानता, एक ठोस ढांकता हुआ की आंतरिक संरचना की असमानता से संबंधित, दृढ़ता से प्रभावित करती है ऐसे ढांकता हुआ की ढांकता हुआ ताकत… यदि एक ढांकता हुआ जिसकी संरचना विषम है, समान शक्ति के विद्युत क्षेत्र में पेश किया जाता है, तो ढांकता हुआ के अंदर विद्युत क्षेत्र विषम होगा।

माइक्रोक्रैक, पोर्स, बाहरी समावेशन जिनका ब्रेकडाउन स्ट्रेंथ वैल्यू डाइइलेक्ट्रिक से छोटा होता है, डाइइलेक्ट्रिक के अंदर इलेक्ट्रिक फील्ड स्ट्रेंथ पैटर्न में असमानता उत्पन्न करेगा, जिसका अर्थ है कि डाइइलेक्ट्रिक के अंदर के स्थानीय क्षेत्रों में उच्च शक्ति होगी। और ब्रेकडाउन की तुलना में कम वोल्टेज पर हो सकता है। एक पूरी तरह सजातीय ढांकता हुआ से उम्मीद की जाएगी।

झरझरा डाइलेक्ट्रिक्स के प्रतिनिधि, जैसे कि कार्डबोर्ड, कागज या वार्निश कपड़े, ब्रेकडाउन वोल्टेज के विशेष रूप से कम संकेतकों द्वारा प्रतिष्ठित होते हैं, क्योंकि उनकी मात्रा में गठित विद्युत क्षेत्र तेजी से अमानवीय है, जिसका अर्थ है कि स्थानीय क्षेत्रों में तीव्रता अधिक होगी - उच्च और ब्रेकडाउन कम वोल्टेज पर होगा। एक या दूसरे तरीके से, ठोस कणों में, विद्युत विखंडन तीन तंत्रों द्वारा आगे बढ़ सकता है, जिसके बारे में हम नीचे चर्चा करेंगे।

एक ठोस के विद्युत विखंडन का पहला तंत्र वही आंतरिक विखंडन है, जो औसत मुक्त ऊर्जा पथ के साथ एक आवेश वाहक के अधिग्रहण से जुड़ा होता है, जो गैस के अणुओं या क्रिस्टल जाली को आयनित करने के लिए पर्याप्त होता है, जो आवेश वाहकों की सांद्रता को बढ़ाता है। यहाँ आवेश के मुक्त वाहक हिमस्खलन के रूप में बनते हैं, इसलिए धारा बढ़ती है।

इस तंत्र के अनुसार एक ढांकता हुआ में होने वाला ब्रेकडाउन थोक या सतही हो सकता है। अर्धचालकों के लिए, सतह का टूटना तथाकथित फिलामेंटरी प्रभाव से संबंधित हो सकता है।

जब एक अर्धचालक या परावैद्युत के क्रिस्टल जालक को गर्म किया जाता है, तो विद्युत विखंडन, ऊष्मीय विखंडन की एक दूसरी क्रियाविधि हो सकती है। जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, मुक्त आवेश वाहक जाली परमाणुओं को आयनित करना आसान हो जाता है; इसलिए ब्रेकडाउन वोल्टेज कम हो जाता है। और यह इतना महत्वपूर्ण नहीं है कि ताप ढांकता हुआ पर एक वैकल्पिक विद्युत क्षेत्र की क्रिया से हुआ या केवल बाहर से गर्मी के हस्तांतरण से।

एक ठोस के विद्युत टूटने का तीसरा तंत्र डिस्चार्ज ब्रेकडाउन है, जो झरझरा सामग्री में अवशोषित गैसों के आयनीकरण के कारण होता है। ऐसी सामग्री का एक उदाहरण अभ्रक है। पदार्थ के छिद्रों में फंसी गैसें सबसे पहले आयनित होती हैं, गैस का रिसाव होता है, जिससे आधार पदार्थ के छिद्रों की सतह नष्ट हो जाती है।