Tensión de ruptura (breakdown voltage): definición, importancia y aplicaciones

La tensión de ruptura, también llamada rigidez dieléctrica o tensión de striking, es la cantidad de fuerza eléctrica requerida para transformar las propiedades eléctricas de un objeto. Se usa comúnmente respecto a aislantes. La tensión de ruptura es el voltaje mínimo necesario para forzar a un aislante a conducir algo de electricidad. Esta medición solo tiene sentido en relación a un sistema existente; es el punto donde un material desafía las expectativas del operador sobre su funcionamiento.

Los aislantes, por definición, no conducen electricidad. La tensión de ruptura es el punto donde un material deja de ser aislante y se vuelve resistor; es decir, conduce electricidad en alguna proporción de la corriente total. Los aislantes se caracterizan por átomos con electrones fuertemente ligados. Las fuerzas atómicas que mantienen estos electrones superan la mayoría de voltajes externos que podrían inducir flujo. Esta fuerza es finita, pero siempre puede ser superada por un voltaje externo, causando flujo de electrones a cierta tasa.

Todo lo demás igual, la calidad de un aislante aumenta con su tensión de ruptura. Por ello, la porcelana, con rigidez dieléctrica ~100 kV/pulgada, es un aislante mediocre. El vidrio, que se rompe a 20 veces el voltaje de la porcelana, es mucho mejor.

Los diodos también tienen tensión de ruptura. Los diodos simples conducen solo en una dirección ("directa"). A voltaje suficientemente alto, pueden conducir en "inversa". Algunos diodos, llamados diodos de avalancha, están diseñados para esto. A bajos voltajes conducen en una dirección; en un punto específico, conducen igual de eficazmente en la otra. Esto los distingue de aislantes y otros diodos, que incluso por encima del nivel de ruptura mantienen resistencia relativamente alta. No sorprende que triodos y otros componentes especializados también se rompan en cierto punto y conduzcan por la ruta dictada por un voltaje suficientemente alto.

En la práctica, determinar la tensión de ruptura exacta de un material es difícil. Un número específico no es una constante fiable como punto de fusión; es una media estadística. Por tanto, al diseñar un circuito, hay que asegurar que su voltaje máximo esté bien por debajo de la menor tensión de ruptura de los materiales involucrados. Un sistema eléctrico solo es tan bueno como la menor tensión de ruptura de uno de sus componentes.