Жмурки с электричеством

И зарядовые разбалансы, при пробивном напряжении, с этой задачей отлично справляются. Напоминаем: внешнее электрическое «поле» в диэлектрике ослабляется из-за того, что разноимённые зарядовые разбалансы индуцируются на его противоположных поверхностях — в нескольких атомных слоях. При этом, в самом внешнем атомном слое индуцируются самые сильные зарядовые разбалансы, в следующем под ним слое — зарядовые разбалансы немного послабее, и т.д. Это называется «градиенты зарядовых разбалансов». Чем сильнее внешнее «поле», тем сильнее индуцированные зарядовые разбалансы, и тем сильнее их градиенты — в этом и секрет фокуса. Дело в том, что химическая связь стабилизируется циклическими перебросами кванта тепловой энергии из одного из связанных атомов в другой, и обратно. А зарядовые разбалансы тоже имеют энергию. И если, в условиях градиента зарядовых разбалансов, разность соответствующих энергий у связанных атомов становится такой же, как энергия теплового кванта — химическая связь оказывается нестабильна. Всё! В этом и смысл пробивного напряжения. Формула для него, полученная на основе этой модели, неплохо работает. Заметьте: химические связи начинают рваться там, где градиенты зарядовых разбалансов самые сильные — т.е., на поверхности. Вот почему канал электрического пробоя всегда начинается с поверхности. Можно спросить: как же этот канал развивается в толще диэлектрика, ведь там зарядовых разбалансов нет? Смотрите: игольчатая оконечность растущего канала проводимости является источником «сильно неоднородного поля» и сама способна разрывать химические связи. Всё честно! На основе этой модели предложена технология создания мультислойного металл-диэлектрического супер-изолятора — который, при толщине в 100 микрон, держал бы постоянное напряжение, которое держат лучшие твёрдые диэлектрики, имея толщину в сантиметры!

Да уж, постоянное напряжение! Говоря про электрический пробой твёрдых диэлектриков, мы имели в виду именно постоянное пробивное напряжение. В случае же переменного напряжения, диэлектрики и пробивать-то не надо — они прекрасно проводят переменный электрический ток с помощью волн зарядовых разбалансов. Более того: они его проводят прекраснее, чем металлы — ведь здесь не путаются под ногами свободные электроны, и нет потерь на джоулево тепло. Используя источник достаточно высокочастотного и достаточно высоковольтного напряжения, можно передавать «электрическую энергию» по чисто диэлектрическому проводу. Кто не верит — проверьте!

А мы пока окунёмся в ещё одну дивную область — учение о полупроводниках. Это — полный балдёж. Главное, полупроводниковые устройства работают! А теоретики бьются-бьются — да так и не понимают, как такое получается. Но, чтобы никто об этом не догадался, они нагромоздили мощные теоретические дебри — с капканами, ловушками, перешибающими хребет брёвнами и волчьими ямами. Чужак сунется — сильно пожалеет.

А всё — почему? Опыт подсказывает: происходящее в полупроводниках просто объясняется при допущении мобильных зарядов, которые остаются связанными — а при допущении только свободных зарядов, придётся множить маразм и доводить его до абсурда. Ох, как же благодарны теоретики опыту за эту подсказку! Без неё они могли докатиться до простых объяснений! Вот был бы позор на всю науку…

Короче, теоретики зарубили себе на носу: переносить электричество в полупроводниках могут только свободные носители заряда. В случае с металлами, вполне обходились балладами о свободных электронах. А, в случае с полупроводниками, пришлось пополнять балладный запас. Всё — из-за Холла, которого что-то торкнуло так, что он свой эффект открыл. Смотрите: направление тока через образец определяется внешней разностью потенциалов. Если ток создаётся отрицательными носителями, то в поперечном магнитном поле они сносятся к той же боковой грани образца, к которой сносятся и положительные носители, если ток создаётся ими. Поэтому холловская разность потенциалов однозначно говорит о знаке заряда доминирующих носителей. И оказалось, что в доброй половине полупроводниковых материалов доминируют носители положительного электричества. Шайтан какой-то!