Электрический пробой

Замедленная киносъёмка. Электрический пробой

Электрический пробой — явление резкого возрастания тока в твёрдом, жидком или газообразном диэлектрике (или полупроводнике) или воздухе, возникающее при приложении напряжения выше критического (напряжение пробоя). Пробой может происходить в течение очень короткого времени (до 10^-8 с) или установиться на длительное время (например, дуговой разряд в газах).

В твёрдых телах различают три механизма пробоя:

1. Внутренний пробой, связанный с тем, что носитель заряда на длине свободного пробега приобретает энергию, достаточную для ионизации молекул кристаллической решётки или газа и увеличивает концентрацию носителей заряда. При этом лавинообразно создаются свободные носители заряда (увеличивается концентрация электронов), которые вносят основной вклад в общий ток. У полупроводников и диэлектриков существует разновидность частичного пробоя.
2. Тепловой пробой, возникающий при разогреве кристаллической решётки диэлектрика или полупроводника. При увеличении температуры свободным электронам легче ионизировать атомы решётки, поэтому пробивное напряжение уменьшается. Разогрев может происходить как в результате теплопередачи извне, так и вследствие протекания переменного тока внутри диэлектрика.
3. Разрядный пробой, связанный с ионизацией адсорбированных газов в пористых материалах, таких как слюда или пористая керамика. Находящиеся в порах газы ионизируются раньше, чем пробивается твёрдое вещество, возникающие при этом газовые разряды разрушают поверхность пор.

Пробой бывает и полезным, и вредным. К примеру, пробой изолятора на линии высокого напряжения является серьёзной аварийной ситуацией, а отсутствие пробоя на свече зажигания в двигателе внутреннего сгорания не позволяет запустить двигатель.

См. также

• Вольт-амперная характеристика
• Электрическая прочность
• Пробой вакуума
• Эффект Зенера (туннельный пробой)
• Лавинный пробой
• Пробой на убегающих электронах в молниях

Литература

• Солимар Л., Уолш Д. Лекции по электрическим свойствам материалов = Lectures on the Electrical Properties of Materials. — М.: «Мир», 1991. — С. 504. — ISBN 5-03-001934-0.
• Епифанов Г. И. Физические основы микроэлектроники. — М.: Советское радио, 1971. — 376 с.