шнурование тока

ШНУРОВАНИЕ ТОКА - возникновение в диэлектриках и полупроводниках в сильных электрич. полях токовой нити (шнура) радиусом R, меньшим поперечного размера образца. Плотность тока в шнуре больше, чем в окружающем объёме. Несмотря на то что сечение токового шнура обычно во много раз меньше площади сечения образца, может оказаться, что практически весь ток протекает в шнуре. Ш. т. возникает, если вольт-амперная характеристика (BAX) проводника настолько сильно отклоняется от закона Ома, что принимает S-образную форму (см. Отрицательное дифференциальное сопротивление). Такая BAX характерна для веществ, уд. электропроводность к-рых быстро растёт с увеличением темп-ры (из-за увеличения концентрации носителей заряда или их подвижности); нагревание за счёт джоулева тепла приводит к увеличению проводимости и аномальному росту тока. Состояния с однородным по сечению распределением плотности тока j неустойчивы на падающем участке S-образной характеристики, когда заданный (сопротивлением нагрузки) ток / больше I₁, но меньше I₂ (рис.). В этом интервале токов устойчивым является состояние с токовым шнуром. Толщина l переходного слоя от области высокой плотности тока в шнуре к окружающей его области с низкой плотностью тока определяется теплопроводностью, диффузией носителей заряда и т. п. При больших I, когда R>>l, с ростом тока лишь увеличивается R, напряжение же V не меняется (рис.) и равно т. н. напряжению поддержания пробоя; соответствующий участок BAX - вертикальная прямая, что является характерным признаком Ш. т.

Зависимость тока I от напряжения V при шнуровании тока. Сплошные кривые - устойчивые участки BAX: нижний и верхний соответствуют однородному распределению плотности тока, средний- образованию токового шнура; пунктир - неустойчивые участки; стрелками показаны скачки напряжения, сопровождающие возникновение и исчезновение шнура при увеличении и уменьшении тока в проводнике (когда его сопротивление меньше сопротивления нагрузки в электрической цепи).

Ш. т. сопровождает пробой полупроводников и диэлектриков. При очень больших плотностях тока в шнуре джоулев нагрев в нём приводит к разрушению материала.

Лит.: Волков А. Ф., Коган Ш. M., Физические явления в полупроводниках с отрицательной дифференциальной проводимостью, "УФН", 1968, т. 96, в. 4, с. 633. Ш. M. Коган.

   <<      Предметный указатель      >>