1、焦耳定律
焦耳定律是定量说明传导电流将电能转换为熱能的定律。1841年,英国物理学家焦耳发现载流导体中产生的热量Q(称为焦耳热)与电流I的平方、导体的电阻R和通电时间t成比例。 采用国际单位制,其表达式为Q=0.24I2Rt或热功率P=I2R各量的单位依次为Q焦耳、I为安培、R为欧姆、t是秒、P为瓦特。
2、微观模型
电子具有一定的能量,既可以转换成热量,也可以转换成机械能做各种功。自由电子在金属内的电场中被加速而获得能量,与正离子相碰撞,激发正离子的热运动,这就是焦耳热。从热力学焦耳定律引伸,将I2t视为焦耳积分值(Joule-integral values)也就不难理解了。
3.、I2t的定义
(1)二极管的I2t值可用于选择适当的保险丝以保护其免受由于短路造成的损伤。在指定的时间和输入电压下,保险丝的I2t值必须小于二极管的I2t值。
(2)I2t是关于持续时间非常短的电流脉冲(特别是不指定的范围2ms~10ms不满)的正向的非重复过电流容量的尺度。I是电流的有效值A,t为脉冲持续时间,用秒表示。
(3)I2t是关于持续时间非常短的电流脉冲(不足10ms)的正向的非重复过电流容量的尺度。I是电流的有效值安培,t为脉冲持续时间,用秒表示。这主要是为了保险丝保护的目的,保险丝的I2t值要比器件的小,短路时保险丝方可起到保护作用。
(4)I2t是在1ms≤tp<10ms的脉冲宽度下通过器件的非重复最大允许正向峰值电流的计算值。在I2t ≥∫I2tdt时,判定合格。
4、I2t的解析
对于整流二极管、晶闸管来说,不论通过其电流的波形是正弦波、正弦半波、三角波、方波、方脉冲波还是三角脉冲波,在非常短的持续时间内,其正向不重复浪涌电流(IFSM)的积分值I2t是其重要的极限参数之一。在不同应用领域及文献中I2t有不同的解释,通常借助熔断器的熔断额定值(Rating for fusing)的物理概念来描述,也有称焦耳积分值(Joule-integral values)。