번개가 왜 절연 파괴인가?

소개

번개의 현상으로 절연파괴 이론 설명

목차

◈ 번개가 왜 절연 파괴인가?
1. 절연 파괴란?
2. 절연 파괴 이론
3. 번개가 왜 절연 파괴 인가?

본문내용

◈ 번개가 왜 절연 파괴인가?
1. 절연 파괴란?
- 고체 절연체의 전압-전류의 특성은 오른쪽 그림에서 포화 상태인 B 영역이 없는 경우에 해당되며, C 영역에서 전자를 주로 한 전류가 급증하게 되면 절연 파괴에 이르게 된다. 이 파괴가 일어나는 전압을 절연 파괴 전압(BDV)이라 하고 절연 파괴에 견딜 수 있는 최대의 전위 경도(단위 두께당의 값으로 환산한 BDV)를 절연 파괴 강도라 한다. 단위로서는 실용적으로 [V/mm], [V/0.1mm], [V/mil](미국) 등이 쓰이고 이론적으로는 [MV/cm], [MV/m]가 사용된다. 또, BDV는 전압 인가 시간을 길게 하면 일반적으로 저하되는데 이와 같은 효과를 고려한 시험 방법을 내전압 시험이라 하며 소정의 사간 동안 전압을 인가하여도 파괴가 일어나지 않는 전압을 내전압이라 한다. 또한, 이와 같은 특성을 종합적으로 평가할 때 절연체가 고전압에 견디는 능력을 절연 능력이라는 표현을 쓴다.

2. 절연 파괴 이론
- 파괴 현상은 대단히 복잡하여 이론도 충분하게 확립되어 있지 않은 현상이지만 여기에 중요한 이론의 개론만을 설명한다.
☞ 전자적 파괴
- 제너(Zener)는 고전계 하에서 터널 효과에 의하여 전자가 가전자대에서 금지대를 뚫고 전도대로 이동할 수 있는 확률을 구했으며, 이것으로 전류가 급증하는 기구를 설명하였다. 이 기구에 의한 급증 전류를 제너 전류라하며, 대략 10^8[V/cm] 정도에서부터 일어난다. 다만 이것만으로 모든 절연 파괴 기구를 설명할 수는 없는 일이나, 다음에 설명하는 전자 사태에서 이것을 가능하게 하는데 필요한 최초의 전자 발생 기구로서, 또는 극히 얇은 유전체에서 도전기구나 Si, Ge 반도체의 pn 접합에서 그 접합부가 얇은 경우에 전류가 급증하는 현상의 해명에 중요한 이론적 근거가 된다. 다음으로 절연체 중에 존재하는 자유 전자에 전계가 인가되면 전자는 에너지를 얻어 격자 진동이나 불순물 또는 격자 부정 등과의 충돌에 의해 에너지를 잃게 되는데, 전자가 얻은 에너지(G라 하자)가 충돌로 잃는 에너지(L이라 하자)보다 크면 전자는 가속되고 이것이 격자의 이온화 에너지에 달하면 전리가 일어난다

참고자료

· 없음