Туннельный пробой диэлектрика. Электрическая прочность

Туннельный пробой – резкое увеличение электрического тока через диэлектрик или полупроводник благодаря эффекту Зинера.

Эффект Зинера – туннельный переход электронов из валентной зоны в зону проводимости в сильном внешнем электрическом поле.

Изменение числа носителей заряда приводит к разогреву и термоионизации полупроводника и диэлектрика. При этом ВАХ проводников не подчиняется закону Ома. Такие полупроводники называются нелинейными полупроводниковыми сопротивлениями или варисторами.

Материалы с нелинейной проводимостью важны для энергетики: с их помощью подавляются паразитные волны в подразделениях и на подстанциях.

Например, устройство, которое имеет очень высокое сопротивление при увеличении напряжения начинает проводить ток и тем большей проводимостью обладает материал.

Это устройство присоединяется параллельно трансформатору и в случае перенапряжения волна погасится и аппарат не выйдет из строя.

Варисторы характеризуются дифференциальным сопротивлением и статическим сопротивлением при одном постоянном напряжении.

Rст=U/J; Rдин=dU/dJ

бета=Rс/Rд – коэффициент нелинейности

Нелинейное сопротивление (сильно уменьшается с увеличением напряжение) называется варистором.

Из материалов, обладающих нелинейностью, получены карбид кремния SiC и оксид цинка ZnO.