к библиотеке   к оглавлению   FAQ по эфирной физике   ТОЭЭ   ТЭЦ   ТПОИ   ТИ  

РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА

Глоссарий по физике

А   Б   В   Г   Д   Е   Ж   З   И   К   Л   М   Н   О   П   Р   С   Т   У   Ф   Х   Ц   Ч   Ш   Э   Ю   Я  

Электрический пробой диэлектриков и полупроводников

Электрический пробой диэлектриков и полупроводников - резкое падение их электрич. сопротивления при достаточно высоком приложенном к образцу напряжении (см. также Пробой электрический ).Э. п. отличается от теплового пробоя тем, что на подготовит. стадии пробоя ни разогрев, ни хим. процессы не имеют существенного значения, а также малым временем развития пробоя, слабой зависимостью пробивного напряжения от температуры. Э. п. обусловлен ударной ионизацией атомов и молекул электронами. Электрон получает возможность ударной ионизации, если энергия U, передаваемая ему электрич. полем, оказывается больше энергии U', теряемой электроном при рассеянии на фононах, дефектах и примесях кристаллич. решётки. При этом электрон может ускоряться в электрич. поле до энергии, достаточной для ионизации атомов и молекул электронным ударом и тем самым для развития лавинного процесса.

Теория ударной ионизации основана на анализе кинетического уравнения Больцмана, решение к-рого даёт значение величины электрической прочности Епр:

5105-22.jpg

Здесь Е-напряжённость электрич. поля в направлении oz, e - заряд электрона, pz- проекция его импульса, f(5105-23.jpg,q) - функция распределения электронов по энергии и направлениям импульса (q - угол между Е и p), jрас, jион, jвозб, jрек - изменение распределения f за счёт процессов рассеяния, ионизации, возбуждения и рекомбинации. Левая часть ур-ния представляет собой изменение функции f при ускорении электронов электрич. полем. Отсутствие стационарного решения ур-ния соответствует Э. п. Критерием Э.п. выбраны равенство энергии электронов U1/2, разделяющей совокупность электронов после акта ионизации на 2 равные половины, и энергии, соответствующей условию U=U'. При этом концентрация электронов проводимости будет возрастать при небольшом превышении напряжённости поля над значением Eпр, соответствующим этому критерию.

Зависимости Епр от температуры Т для кристаллов NaCl, К Вr совпадают с полученными экспериментально. Эксперимент позволил установить наличие минимума на зависимости напряжения пробоя Vпр от толщины h кристаллов NaCl при h5105-24.jpg1 мкм (что соответствует кривой Пашена для электрич. пробоя газов), а также зависимость времени t развития пробоя от h, к-рая, как и в газах, состоит из двух участков; на первом t уменьшается с ростом h, затем резко спадает на 2-3 порядка. На втором участке t растёт при увеличении h. Предполагалось, что второй участок соответствует т. н. однолавинно-стримерному пробою, а первый - многолавинно-стримерному пробою, при к-ром время развития пробоя включает и время "статис-тич. ожидания" попадания неск. лавин в одну область на аноде, чтобы суммарный объёмный заряд был достаточен для развития стримера.

В дальнейшем оказалось, что ширина зоны проводимости кристалла (см. Зонная теория)недостаточна для того, чтобы электрон смог приобрести энергию, необходимую для ударной ионизации в диэлектриках, обладающих широкой запрещённой зоной. Кроме того, теория ударной ионизации не даёт представления о самом процессе развития Э. п., а лишь определяет критерий пробоя и оценивает величину электрич. прочности.

Дальнейшее развитие теории Э.п. твёрдых диэлектриков и полупроводников основано на представлении о доменной неустойчивости. В сильных электрич. полях вольт-амперная характеристика (ВАХ) может иметь S-образную форму, что приведёт к шнурованию тока, или N-образную форму и это ведёт к образованию доменов сильного электрич. поля (см. Ганна эффект).

Регистрируя быстропротекающие процессы с большим разрешением по времени (до 10-9 с) и по координатам (до 1 мкм), электронно-оптические преобразователи и скоростная фоторегистрация (включая фотографирование с лазерной подсветкой) позволили наблюдать процесс образования и развития канала пробоя в диэлектрике, изучать распространение ударных волн и образование плазмы в канале пробоя. Обнаружено много сходного в развитии процесса пробоя в газах, жидких и твёрдых диэлектриках.

Э. п. полимеров может быть обусловлен сдавливанием полимерной плёнки (электромеханич. пробой), а также разрывом молекулярных цепей под действием сил электрич. поля на молекулы, приобретающие электрич. заряд в сильном электрич. поле. Последний механизм подтверждается снижением механич. прочности (в 6 и более раз) в электрич. поле с напряжённостью 2.107В/м, существенно меньшей не только электрич. прочности Епp~108 B/м, но и напряжённости возникновения частичных разрядов.

Литература по

  1. Сканави Г. И., Физика диэлектриков. (Область сильных полей), М., 1958; Франц В., Пробой диэлектриков, пер. с нем., М., 1961; Воробьев А. А., Воробьев Г. А., Электрический пробой и разрушение твердых диэлектриков, М., 1966; Электрические свойства полимеров, под ред. Б. И. Сажина, 3 изд., Л., 1986; Вершинин Ю. Н., Зотов Ю. А., Перегревная неустойчивость в кристаллических изоляторах в предпробивном электрическом поле, "ФТТ", 1975, т. 17, в. 3, с. 826; Борисова М. Э., Койков С. Н., Физика диэлектриков, Л,, 1979. С. Н. Койков.

    к библиотеке   к оглавлению   FAQ по эфирной физике   ТОЭЭ   ТЭЦ   ТПОИ   ТИ  

    Знаете ли Вы, что такое "Большой Взрыв"?
    Согласно рупору релятивистской идеологии Википедии "Большой взрыв (англ. Big Bang) - это космологическая модель, описывающая раннее развитие Вселенной, а именно - начало расширения Вселенной, перед которым Вселенная находилась в сингулярном состоянии. Обычно сейчас автоматически сочетают теорию Большого взрыва и модель горячей Вселенной, но эти концепции независимы и исторически существовало также представление о холодной начальной Вселенной вблизи Большого взрыва. Именно сочетание теории Большого взрыва с теорией горячей Вселенной, подкрепляемое существованием реликтового излучения..."
    В этой тираде количество нонсенсов (бессмыслиц) больше, чем количество предложений, иначе просто трудно запутать сознание обывателя до такой степени, чтобы он поверил в эту ахинею.
    На самом деле взорваться что-либо может только в уже имеющемся пространстве.
    Без этого никакого взрыва в принципе быть не может, так как "взрыв" - понятие, применимое только внутри уже имеющегося пространства. А раз так, то есть, если пространство вселенной уже было до БВ, то БВ не может быть началом Вселенной в принципе. Это во-первых.
    Во-вторых, Вселенная - это не обычный конечный объект с границами, это сама бесконечность во времени и пространстве. У нее нет начала и конца, а также пространственных границ уже по ее определению: она есть всё (потому и называется Вселенной).
    В третьих, фраза "представление о холодной начальной Вселенной вблизи Большого взрыва" тоже есть сплошной нонсенс.
    Что могло быть "вблизи Большого взрыва", если самой Вселенной там еще не было? Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.

    Bourabai Research Institution home page

    Боровское исследовательское учреждение - Bourabai Research Bourabai Research Institution