
在電氣工程領域,"崩潰電壓"(Breakdown Voltage)指絕緣材料或半導體器件在承受反向偏置電壓時發生電擊穿現象的臨界電壓值。該術語對應的英文表述為"Breakdown Voltage",常見于半導體器件參數表及高電壓技術規範中。
一、物理機制與定義 崩潰電壓的産生與載流子倍增效應直接相關。當反向偏置電壓超過臨界值時,空間電荷區内的強電場會導緻碰撞電離,形成雪崩擊穿。在齊納二極管中,當摻雜濃度較高時,量子隧穿效應主導的齊納擊穿發生于5.6V以下。根據《半導體器件物理》(施敏著),雪崩擊穿電壓與材料禁帶寬度呈正相關關系: $$ V_{br} propto E_g^{2.5} $$
二、典型應用場景
三、關鍵影響因素 • 材料特性:矽(Si)崩潰電壓範圍50-1000V,碳化矽(SiC)可達10kV(來源:《寬禁帶半導體電力電子器件》) • 溫度系數:雪崩擊穿具有正溫度系數(+0.1%/℃),齊納擊穿為負溫度系數(-0.05%/℃) • 雜質濃度:PN結輕摻雜側濃度降低10倍,崩潰電壓提升約3倍(來源:IEEE Electron Device Letters)
四、測試标準與安全規範 國際電工委員會IEC 60112規定固體絕緣材料測試方法,要求測試環境溫度(23±2)℃、相對濕度45-55%。美國UL認證要求電力電子器件實際工作電壓不得超過崩潰電壓的80%(來源:UL 508E工業控制設備标準)
崩潰電壓在不同領域有不同含義,需結合具體場景解釋:
一、電子元件中的崩潰電壓(電擊穿現象) 指二極管、絕緣體等器件在反向偏壓下發生電擊穿的最低電壓值。其原理分為:
二、電力系統中的崩潰電壓(電壓失穩現象) 指電力系統因無功功率不足,導緻電壓持續下降且無法恢複的臨界值-。特點包括:
注:電子元件擊穿電壓與電力系統崩潰電壓的差異在于,前者是器件物理特性參數,後者是電網運行穩定性指标。
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