Rikkoutumisjännite

Rikkoutumisjännite, eli breakdown voltage, on se jännite, jolla eristeen dielektrinen vastus ylitetään ja eristemateriaalin eristyskyky heikkenee äkillisesti. Kun rikkoutumisjännite saavutetaan, eristys voi muuttua tilapäisesti johtavaksi ja virta alkaa kulkea purkautumana tai kipinänä. Tämän vuoksi rikkoutumisjännite määrittelee, millä jännitteellä laite voi turvallisesti toimia.

Rikkoutumisjännitteeseen vaikuttavat materiaalin ominaisuudet sekä ratkaisevat tekijät, kuten paksuus, lämpötila, kosteus, epäpuhtaudet ja elektrodien geometria. Kiinteiden eristeiden rikkoutuminen johtuu dielektrisen keston ylittämisestä, kaasujen rikkoutuminen taas ionisaatioilmiöstä. Kaasujen rikkoutumisjännitys voidaan kuvata osin Paschenin lain kautta, jossa tulokseen vaikuttavat kaistan pituus, paine ja lämpötila. Dielektrisen vahvuuden, eli dielectric strengthin, huomioiminen tarkoittaa rikkoutumisjännitteen arvioimista suhteessa eristeen paksuuteen (yleensä kilovoltit per millimetri, kV/mm).

Mittaaminen tapahtuu tyypillisesti siten, että jännite suurenee asteittain, kunnes eriste menettää eristyksensä ja virta alkaa kulkea huomattavasti. Rikkoutumisjännitteellä on keskeinen rooli elektroniikan suunnittelussa: laitteiden ohjeellinen käyttöjännite on huomattavasti rikkoutumisjännitteensä alapuolella, ja eristyskoordinaatiossa huomioidaan turvallisuus- sekä creepage- ja clearance-etäisyydet.

Käytännössä rikkoutumisjännite määrittelee eristemateriaalien luotettavuuden ja turvallisuuden indikaattorin monissa sovelluksissa, kuten kaapeleissa, kondensaattoreissa ja sähkökeskuksissa.