విద్యుత్ వైఫల్యం

ఇంటర్‌టామిక్, ఇంటర్‌మోలిక్యులర్ లేదా ఇంటరియోనిక్ బంధాల చీలిక కారణంగా ఎలక్ట్రాన్‌లచే ఇంపాక్ట్ అయనీకరణ సమయంలో సంభవించే విద్యుద్వాహకము విచ్ఛిన్నమయ్యే ప్రక్రియను విద్యుత్ విచ్ఛిన్నం అంటారు. విద్యుత్ వైఫల్యం యొక్క సమయ వ్యవధి కొన్ని నానోసెకన్ల నుండి పదుల మైక్రోసెకన్ల వరకు ఉంటుంది.

దాని సంభవించిన పరిస్థితులపై ఆధారపడి, విద్యుత్ నష్టం హానికరం లేదా ప్రయోజనకరంగా ఉంటుంది. అంతర్గత దహన ఇంజిన్ సిలిండర్ యొక్క పని ప్రదేశంలో స్పార్క్ ప్లగ్ యొక్క ఉత్సర్గ ఉపయోగకరమైన విద్యుత్ విచ్ఛిన్నానికి ఉదాహరణ. హానికరమైన వైఫల్యానికి ఉదాహరణ విద్యుత్ లైన్‌లో ఇన్సులేటర్ వైఫల్యం.

ఎలక్ట్రికల్ బ్రేక్‌డౌన్ సమయంలో, క్రిటికల్ (బ్రేక్‌డౌన్ వోల్టేజ్ పైన) పైన వోల్టేజ్ వర్తించినప్పుడు, ఘన, ద్రవ లేదా వాయు విద్యుద్వాహక (లేదా సెమీకండక్టర్)లో కరెంట్ బాగా పెరుగుతుంది. ఈ దృగ్విషయం తక్కువ సమయం (నానోసెకన్లు) వరకు ఉంటుంది లేదా ఆర్క్ ప్రారంభమైనట్లే మరియు గ్యాస్‌లో మండుతూనే ఉంటుంది.

ఈ లేదా ఆ విద్యుద్వాహకము యొక్క ఎలక్ట్రిక్ బ్రేక్డౌన్ బలం Epr (విద్యుద్వాహక బలం) విద్యుద్వాహకము యొక్క అంతర్గత నిర్మాణంపై ఆధారపడి ఉంటుంది మరియు ఉష్ణోగ్రత లేదా నమూనా పరిమాణం లేదా అనువర్తిత వోల్టేజ్ యొక్క ఫ్రీక్వెన్సీ నుండి దాదాపు స్వతంత్రంగా ఉంటుంది. కాబట్టి, గాలి కోసం, సాధారణ పరిస్థితులలో విద్యుద్వాహక బలం సుమారు 30 kV / mm, ఘన విద్యుద్వాహకానికి ఈ పరామితి 100 నుండి 1000 kV / mm పరిధిలో ఉంటుంది, అయితే ద్రవానికి ఇది 100 kV / mm మాత్రమే ఉంటుంది.

నిర్మాణ మూలకాలు (అణువులు, అయాన్లు, స్థూల అణువులు మొదలైనవి) దట్టంగా ఉంటాయి, పరిగణించబడే విద్యుద్వాహకము యొక్క విచ్ఛిన్న బలం తక్కువగా ఉంటుంది, ఎందుకంటే ఎలక్ట్రాన్ల యొక్క సగటు ఉచిత మార్గం పెద్దది అవుతుంది, అంటే, ఎలక్ట్రాన్లు అయనీకరణం చేయడానికి తగినంత శక్తిని పొందుతాయి. అనువర్తిత విద్యుత్ క్షేత్రాల యొక్క తక్కువ తీవ్రతతో కూడా అణువులు లేదా అణువులు.

విద్యుద్వాహకంలో ఏర్పడిన విద్యుత్ క్షేత్రం యొక్క అసమానత, ఘన విద్యుద్వాహకము యొక్క అంతర్గత నిర్మాణం యొక్క అసమానతకు సంబంధించినది, బలంగా ప్రభావితం చేస్తుంది అటువంటి విద్యుద్వాహకము యొక్క విద్యుద్వాహక బలం… నిర్మాణం అసమానంగా ఉన్న ఒక విద్యుద్వాహకమును సమాన బలం కలిగిన విద్యుత్ క్షేత్రంలోకి ప్రవేశపెట్టినట్లయితే, విద్యుద్వాహకము లోపల ఉన్న విద్యుత్ క్షేత్రం అసమానంగా ఉంటుంది.

విద్యుద్వాహకము కంటే చిన్న బ్రేక్‌డౌన్ బలం విలువ కలిగిన మైక్రోక్రాక్‌లు, రంధ్రాలు, బాహ్య చేరికలు విద్యుద్వాహక లోపల విద్యుత్ క్షేత్ర బలం నమూనాలో అసమానతలను ఉత్పత్తి చేస్తాయి, అంటే విద్యుద్వాహకము లోపల ఉన్న స్థానిక ప్రాంతాలు అధిక బలాన్ని కలిగి ఉంటాయి మరియు తక్కువ వోల్టేజీల వద్ద విచ్ఛిన్నం జరుగుతుంది. సంపూర్ణ సజాతీయ విద్యుద్వాహకము నుండి ఆశించబడుతుంది.

కార్డ్‌బోర్డ్, కాగితం లేదా వార్నిష్ చేసిన వస్త్రం వంటి పోరస్ డైలెక్ట్రిక్‌ల ప్రతినిధులు ముఖ్యంగా బ్రేక్‌డౌన్ వోల్టేజ్ యొక్క తక్కువ సూచికల ద్వారా వేరు చేయబడతారు, ఎందుకంటే వాటి వాల్యూమ్‌లో ఏర్పడిన విద్యుత్ క్షేత్రం తీవ్రంగా అసమానంగా ఉంటుంది, అంటే స్థానిక ప్రాంతాలలో తీవ్రత ఎక్కువగా ఉంటుంది - అధిక మరియు తక్కువ వోల్టేజ్ వద్ద విచ్ఛిన్నం జరుగుతుంది. ఒక విధంగా లేదా మరొక విధంగా, ఘన కణాలలో, విద్యుత్ విచ్ఛిన్నం మూడు యంత్రాంగాల ద్వారా కొనసాగవచ్చు, వీటిని మేము క్రింద చర్చిస్తాము.

ఘనపదార్థం యొక్క విద్యుత్ విచ్ఛిన్నం యొక్క మొదటి విధానం అదే అంతర్గత విచ్ఛిన్నం, ఇది ఛార్జ్ క్యారియర్‌ల సాంద్రతను పెంచే గ్యాస్ అణువులు లేదా క్రిస్టల్ లాటిస్‌ను అయనీకరణం చేయడానికి సరిపోయే సగటు ఉచిత శక్తి మార్గంలో ఛార్జ్ క్యారియర్‌ను కొనుగోలు చేయడంతో సంబంధం కలిగి ఉంటుంది. ఇక్కడ ఛార్జ్ యొక్క ఉచిత క్యారియర్‌లు హిమపాతంగా ఏర్పడతాయి, అందువల్ల కరెంట్ పెరుగుతుంది.

ఈ మెకానిజం ప్రకారం డీఎలెక్ట్రిక్‌లో సంభవించే బ్రేక్‌డౌన్ బల్క్ లేదా ఉపరితలం కావచ్చు. సెమీకండక్టర్ల కోసం, ఉపరితల విచ్ఛిన్నం ఫిలమెంటరీ ఎఫెక్ట్ అని పిలవబడే దానికి సంబంధించినది.

సెమీకండక్టర్ లేదా విద్యుద్వాహకము యొక్క క్రిస్టల్ లాటిస్ వేడి చేయబడినప్పుడు, విద్యుత్ విచ్ఛిన్నం, థర్మల్ బ్రేక్‌డౌన్ యొక్క రెండవ విధానం జరుగుతుంది. ఉష్ణోగ్రత పెరిగేకొద్దీ, ఉచిత ఛార్జ్ క్యారియర్లు లాటిస్ అణువులను అయనీకరణం చేయడం సులభం అవుతాయి; అందువల్ల బ్రేక్డౌన్ వోల్టేజ్ తగ్గుతుంది. మరియు తాపన అనేది విద్యుద్వాహకముపై ప్రత్యామ్నాయ విద్యుత్ క్షేత్రం యొక్క చర్య నుండి లేదా బయటి నుండి వేడిని బదిలీ చేయడం వలన సంభవించిందా అనేది చాలా ముఖ్యమైనది కాదు.

ఘన పదార్థం యొక్క విద్యుత్ విచ్ఛిన్నం యొక్క మూడవ విధానం ఉత్సర్గ విచ్ఛిన్నం, ఇది పోరస్ పదార్థంలో శోషించబడిన వాయువుల అయనీకరణం వల్ల సంభవిస్తుంది. అటువంటి పదార్థానికి ఉదాహరణ మైకా. పదార్ధం యొక్క రంధ్రాలలో చిక్కుకున్న వాయువులు మొదట అయనీకరణం చెందుతాయి, గ్యాస్ లీక్‌లు సంభవిస్తాయి, ఇది మూల పదార్ధం యొక్క రంధ్రాల ఉపరితలం నాశనానికి దారితీస్తుంది.