Электротехническое материаловедение. Агеева Н.Д - 38 стр.

     1.7.2. Теории электрического пробоя

      Однородный диэлектрик. Физический процесс электрического пробоя
в однокомпозиционной изоляции достаточно хорошо изучен. В его основе
лежит молекулярнокинетическая теория, которая исходит из известных клас-
сических и квантовомеханических представлений о внутреннем строении
вещества и взаимодействии между частицами и квазичастицами. Поэтому все
теории опираются на методы теории вероятности и используют законы моле-
кулярной электродинамики и статической физики.

      Квантовые теории ионизации электронным ударом. Теория Хип-
пеля – Коллена или теория ударной ионизации медленными электрона-
ми. Ее критерием является условие, достаточное для образования лавины
электронов в твердом диэлектрике при воздействии внешнего электрического
поля свободных электронов; энергия таких электронов растет до энергии ио-
низации в результате нескольких столкновений друг с другом и нейтральны-
ми молекулами в электрическом поле за время свободного пробега между
двумя столкновениями: We = m υ2 / 2 = 4 h ν.

      Теория Фреляха или теория ударной ионизации быстрыми элек-
тронами, согласно которой в отсутствие внешнего электрического поля име-
ется некоторая вероятность наличия электронов с энергиями, близкими к
энергии ионизации, и именно эти электроны становятся свободными, если
они попадают в это электрическое поле, именно они ускоряются и проводят-
процесс ионизации, т.е. резко увеличивают проводимость и приводят в даль-
нейшем к электрическому пробою.

      Квантовомеханические теории электрического пробоя. Теория
электростатической ионизации предполагает существенное увеличение
электронной проводимости твердого диэлектрика в следствие перехода элек-
тронов в зону проводимости за счет туннельного эффекта как из нормальной
зоны, так и из зоны проводимости; здесь ширина запрещенной зоны (потен-
циальный барьер) обратно пропорциональна напряженности внешнего элек-
трического поля и уменьшается с увеличением напряженности, при этом рас-
тет угол наклона уровней зон. Теория ударной ионизации при достаточно
большой величине напряженности внешнего электрического поля и переме-
щении электронов в зоне проводимости с нижнего уровня на верхний или в
нормальной зоне с верхнего на нижний уровень. Тогда, растет их энергия и
при частичных потерях ее при взаимодействии с кристаллической решеткой
возникает все же лавинный процесс. Столкновение двух электронов на ниж-
нем уровне зоны проводимости или на верхнем уровне нормальной зоны
приводит к тому, что один электрон передает другому энергию, достаточную