Điện áp đánh thủng (breakdown voltage) là gì?

Điện áp đánh thủng đôi khi còn được gọi là cường độ điện môi hoặc độ bền điện môi, là đại lượng đo lực điện cần thiết để biến đổi các đặc tính điện của một vật liệu và thông thường là đối với chất cách điện.

Như vậy điện áp đánh thủng được hiểu là điện áp tối thiểu để vật liệu cách điện mất đi tính chất cách điện, và trở nên dẫn điện.

Vật liệu cách điện, theo định nghĩa là vật liệu không dẫn điện nhưng khi điện áp tải đạt tới một ngưỡng nào đó có thể đánh thủng lớp cách điện, khiến nó không còn khả năng cách điện, trở thành vật dẫn điện có điện trở và điện trở cao (dẫn điện một phần).

Chất cách điện được đặc trưng bởi các nguyên tử có các electron liên kết rất chặt chẽ, lực liên kết mà nguyên tử giữ các electron này cao hơn ngưỡng điện áp cơ bản của các hệ thống điện nên electron không di chuyển, không dẫn điện. Tuy nhiên, lực này vẫn hữu hạn và khi điện áp tới một ngưỡng nào đó, nó sẽ làm cho các electron di chuyển theo một tốc độ nào đó trong vật liệu và tạo thành dòng điện.

Ví dụ sứ có độ bền điện môi khoảng 100kV/inches, là một chất cách điện trung bình,  thủy tinh có độ bền điện môi cao gấp 20 lần sứ, tức là 2000kV/ inches. Vật liệu cách điện của dây cáp điện thường là PVC hoặc XLPE có độ bền điện môi lần lượt là ~ 15kV/mm, ~21kV/mm. Độ bền điện môi của không khí là 3kV/mm…

Trong thực tế, việc xác định điện áp đánh thủng chính xác của một vật liệu là rất khó. Một số cụ thể gắn với đại lượng này không phải là một hằng số đáng tin cậy như điểm nóng chảy; nó là một trung bình thống kê.

Do đó, khi thiết kế một mạch, người ta phải đảm bảo rằng điện áp tối đa của nó thấp hơn nhiều so với điện áp đánh thủng thấp nhất của vật liệu liên quan.