Молодой учёный

2 Физика
«Молодой учёный» . № 3 (50) . Март, 2013 г.
Рис. 2. Основные теории электрического пробоя твердых диэлектриков
электроном в результате взаимодействия с кристаллической
решеткой W пот, должна быть меньше, чем энергия,
приобретаемая им в электрическом поле W е. Условия
пробоя в теории Хиппеля-Каллена имеют вид:
W е = 4hn, W е = W пот . (1)
В теории Фрелиха (ударной ионизации быстрыми электронами)
решающую роль в пробое твердого диэлектрика
играют электроны, энергия которых близка к энергии ионизации
W u. Фрелих доказал, что с увеличением напряженности
внешнего электрического поля, уменьшается
энергия электронов W е кр, при которой наблюдается равновесие
W е кр = W пот. При этом ускоряются электроны,
значение энергии которых лежит в пределах W е кр < W е <
W u. Эти электроны, в дополнение к быстрым, и создают
ударную ионизацию. Условия пробоя твердого диэлектрика
в теории Фрелиха имеют вид:
W е > 4hn, W е = W пот . (2)
В работе Г.А. Воробьева, С.Г. Еханина и Н.С. Несмелова
[4] доказано, что в щелочно-галлоидных кри-
сталлах (NaCl и KCl) электрический пробой обусловлен
именно ударной ионизацией электронами. Однако авторы
отмечают, что на механизм пробоя существенное
влияние оказывают дефекты и неоднородности кристаллической
структуры. Электронные токи, сопровождаемые
ударной ионизацией, протекают в локальных
участках слоя диэлектрика, где под действием электрического
поля произошла генерация линейных и точечных
дефектов.
Н.П. Богородицкий выделяет в качестве отдельного
вида электрический пробой неоднородных диэлектриков
и отмечает, что пробивные напряжения для них, как правило,
невысоки [1, с. 67–69]. Пробивное напряжение
неоднородного диэлектрика существенно зависит от его
толщины и площади электродов. Чем больше толщина
диэлектрика и площадь электродов, тем больше пор и
микротрещин, заполненных газом, попадают в пределы
электрического поля, что приводит к существенному снижению
электрической прочности материала.