brytspänningen

Brytspänningen är den spänning vid vilken ett elektriskt isolerande material eller en halvledarkomponent börjar leda ström kraftigt. När spänningen överstiger brytningsvärdet uppstår vanligtvis en stark ökning av strömmen eller en gnista som kan skada komponenten. Brytspänningen beror på materialets egenskaper, geometri, temperatur och miljöförhållanden. Den definieras oftast som den spänning som ger en viss maximal läckström under kontrollerade provningsförhållanden och anges i datablad eller standarder.

Inom halvledare uppstår brytning framför allt i omvänd riktning. Två huvudmekanismer är Zener-brytning och avalanche-brytning. Zener-brytning uppkommer vid låga till måttliga spänningar i mycket dopade dioder där elektroner tunnlar genom bandgapet, medan avalanche-brytning sker vid högre spänningar när fria laddningsbärare accelererar och orsakar ionisation som multiplicerar strömmen. Värdet VBR anger ofta en diods brytspänning i omvänd riktning. Zener-dioder och TVS-dioder används för spänningsreglering och transient-skydd, medan högspänningskomponenter måste dimensioneras med säkerhetsmarginaler mot brytning.

För isolerande material och gaser beskriver brytning dielektrisk hållfasthet eller brytspänning. I gaser följer brytningen ofta Paschens lag, där brytspänningen beror på gasens art, tryck och elektrodernas avstånd. I fasta isolatorer beror dielektrisk hållfasthet på materialet och mikrostrukturen och bestäms av provning vid olika temperaturer.

Att känna till brytspänningen är kritiskt vid konstruktion och test av elektroniska system. Överskridande av brytspänningen kan skada komponenter, orsaka missljud eller brandrisk, därför används skydd och spänningsbegränsare som Zener-, TVS- eller varningssystem i många applikationer.