Часть II. Глава 4. Теории пробоя твердых диэлектриков вследствие ударной ионизации электронами
Основной трудностью при определении ξ1 2 явилось отсутствие
данных о сечении ионизации. Чуенков принимает, что, как и в случае ионизации газовых молекул, сечение ионизации пропорционально разности энергий электрона и энергии ионизации, т.е. Q = S(ξ −Wu ). Зная
функцию распределения, можно также найти и величину ξ р, которая
связывает равенство А( Е,ξр ) = В(ξр ).
Так, если обе величины ξ1 2 и ξр являются функцией от напря-
женности поля Е, то точка пересечения этих графиков дает возможность определить значение Епр .
Следует отметить, что теория Чуенкова не рассматривает следующие вопросы:
1.Он не вычисляет значение Епр, а, наоборот, по данным эксперимента определяет величины ξ1 2 и ξр.
2.Не рассматривается зависимость Епр от толщины диэлектрика.
3.Не учитывается влияние электронов, образовавшихся в результате эмиссии с катода, и, соответственно, самого материала катода.
4.При рассмотрении функции распределения электронов не учитывается торможение электронов на различных дефектах решетки, которые могут оказывать влияние на движение электронов.
4.3.Некоторые замечания по теориям пробоя, основанных на рассмотрении механизма ударной ионизации электронами
Основным недостатком рассмотренных теорий, полагающих в основу механизм ударной ионизации электронами, следует считать то, что собственно механизм пробоя в этих теориях не рассматривается. Напряженность поля при этом отождествляется с напряженностью поля, при которой либо начинает осуществляться ударная ионизация (критерий Хиппеля, Фрелиха), либо число ионизации начинает превышать число рекомбинаций (теории, основанные на решении кинетического уравнения). Такое отождествление приемлемо для случая пробоя полупроводников, в которых образованные в результате ударной ионизации дырки имеют высокую подвижность и могут производить ударную ионизацию, вызывая тем самым раскачивание электронного тока. В твердых диэлектриках подвижность дырок значительно меньше подвижности электронов, и число ионизаций, производимых дырками, не учитывается. Поэтому в твердых диэлектриках, по всей вероятности, развиваются электронные лавины, которые, как будет показано ниже, могут вызвать зарождение стримеров. По указанным соображениям
126
Часть II. Глава 4. Теории пробоя твердых диэлектриков вследствие ударной ионизации электронами
вышеназванные теории нельзя признать теориями пробоя, и они скорее могут быть названы теориями ударной ионизации в твердых диэлектриках. Поэтому важнейшей задачей в развитии учения об электрическом пробое твердых диэлектриков следует считать разработку теории, рассматривающей развитие разряда в твердых диэлектриках в пространстве и во времени.
Все сказанное, безусловно, не означает, что рассмотренные выше теории не имеют никакой ценности. Очень важно, что эти теории могут установить зависимость коэффициента ударной ионизации электронами от напряженности поля α = f (E) с учетом различных факто-
ров (рассеяние, рекомбинация, ускорение, ионизация). Правильную зависимость α = f (E) , естественно, могут дать теории, основанные на
решении кинетического уравнения. Также следует отметить, что в существующих теориях различные дефекты структуры рассматриваются постольку, поскольку они влияют на захват электронов. Однако, дефекты структуры (примеси, вакансии, дислокации) могут не только вызывать рассеивание электронов, но и могут также облегчать их ускорение. Эти аспекты пока что отсутствуют в теориях.
В связи с соображением о том, что теории, основанные на решении кинетического уравнения, могут, в принципе, указать правильную зависимость α = f (E) , следует считать, что эти теории могут предска-
зать правильную качественную зависимость Епрот тех факторов, которые влияют и на α = f (E) (например, зависимость от температуры,
кристаллографической направленности).
Однако эти теории не могут предсказывать зависимость Епрот та-
ких факторов, как время воздействия напряжения и толщина диэлектрика, т.к. они не рассматривают развитие разряда в пространстве и времени.
127