¿Qué es el voltaje de ruptura?

El voltaje de ruptura, a veces también llamado fuerza dieléctrica o voltaje de impacto, es la cantidad de fuerza eléctrica requerida para transformar las propiedades eléctricas de un objeto. Más comúnmente, se usa con respecto a los aislantes. El voltaje de ruptura es el voltaje mínimo necesario para forzar a un aislante a conducir cierta cantidad de electricidad. El voltaje de ruptura es significativo solo en relación con un sistema existente; es el punto en el que un material desafía las expectativas del operador sobre cómo funcionará.

Los aisladores, por definición, no conducen electricidad. El voltaje de ruptura es el punto en el que un material deja de ser un aislante y se convierte en una resistencia; es decir, conduce electricidad a alguna proporción de la corriente total. Los aisladores se caracterizan por átomos con electrones fuertemente unidos. Las fuerzas atómicas que mantienen estos electrones en su lugar exceden la mayoría de los voltajes externos que podrían inducir el flujo de electrones. Sin embargo, esta fuerza es finita y siempre puede ser excedida potencialmente por un voltaje externo, lo que hará que los electrones fluyan a cierta velocidad a través de la sustancia.

En igualdad de condiciones, la calidad de un aislante aumenta junto con su voltaje de ruptura. Por lo tanto, la porcelana, que tiene una resistencia dieléctrica de alrededor de 100 kilovoltios por pulgada, es un aislante mediocre. El vidrio, que se descompone a 20 veces el voltaje que la porcelana, es mucho mejor.

Los diodos también tienen un voltaje de ruptura. Los diodos simples están destinados a conducir electricidad solo en una dirección, denominada "hacia adelante". Sin embargo, a un voltaje suficientemente alto, se puede hacer que el diodo conduzca electricidad en "reversa". Algunos diodos, llamados diodos de avalancha, están destinados a este tipo de uso. A bajos voltajes, conducen la electricidad en una sola dirección. En un punto específico, lo conducen con la misma eficacia en la otra dirección. Esto los distingue de los aisladores y otros diodos, que, incluso por encima del voltaje de ruptura, mantienen una resistencia relativamente alta. No es sorprendente que los triodos y otros componentes electrónicos especializados también se rompan en cierto punto y comiencen a conducir electricidad a lo largo del camino dictado por un voltaje suficientemente alto.

En la práctica, es difícil determinar el voltaje de ruptura exacto de un material. Un número específico asociado a esta cantidad no es una constante confiable como un punto de fusión; Es un promedio estadístico. En consecuencia, al diseñar un circuito, uno debe asegurarse de que su voltaje máximo esté muy por debajo del voltaje de ruptura más bajo de cualquiera de los materiales involucrados. Un sistema eléctrico es tan bueno como el voltaje de ruptura más pequeño de uno de sus componentes.